一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法技术

本发明专利技术公开的一种纳米氧化铜与细菌协同还原‑固定水中六价铬的方法，包括：将含有六价铬的待处理水与纳米氧化铜、供细菌生长所需的营养物质混合形成待处理体系；将能够吸附还原待处理水中六价铬的细菌接种至所述待处理体系中进行培养，以使细菌将六价铬还原成三价铬并将三价铬同步沉淀，其中，所述营养物质中的碳源不包括易与三价铬发生络合反应的成分。本发明专利技术提供的方法不仅能高效还原水体中的六价铬，而且能实现三价铬沉淀固定。该方法操作简单且效果显著，可能对于大多数微生物法处理六价铬及实际废水中的有机络合态三价铬的沉淀有良好的发展应用潜力。

A method of CO reduction and fixation of hexavalent chromium in water by nano copper oxide and bacteria

The invention discloses a method for fixing hexavalent chromium in water by cooperative reduction of nano copper oxide and bacteria, which includes: mixing the water to be treated containing hexavalent chromium with nano copper oxide and nutrients for bacterial growth to form a system to be treated; inoculating bacteria capable of adsorbing and reducing hexavalent chromium in water to the system to be treated for culture, so that bacteria can make hexavalent chromium in water to be treated Chromium is reduced to trivalent chromium and precipitated synchronously, wherein the carbon source of the nutrient does not include the components that are easy to complexate with trivalent chromium. The method can not only efficiently reduce hexavalent chromium in water body, but also realize trivalent chromium precipitation and fixation. This method is simple and effective, which may have a good development and application potential for the majority of microbial treatment of Cr (VI) and the deposition of Cr (III) in the actual wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法
本专利技术涉及微生物应用和废水处理
，更具体地，涉及一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法。
技术介绍
铬在自然环境中以多种氧化还原态存在，其中存在较稳定的为三价铬和六价铬。由于六价铬在印染、皮革、铬盐生产等领域的广泛应用，致使其大量释放到水体中，对人体和环境产生危害。相比而言，三价铬毒性较六价铬低很多，但两者之间在一定条件下又可相互转化。目前，含铬废水的传统处理方法主要有化学还原法、吸附法、电渗析法、膜分离法、离子交换法等。其中化学还原法工艺简单，但因相对成本较高且处理水体单一的缺点而受到限制；吸附法和膜分离法虽然吸附速率快、自动化程度高，但其机械稳定性差、传输性能及流速较低，使得处理后的水体很难达到国家污染物排放标准；因此，利用微生物还原六价铬的方法应运而生，在好氧或厌氧条件下微生物可将六价铬作为电子受体，通过一些非特异性物质和特异性还原六价铬的酶促使细胞还原六价铬，形成低毒性的三价铬。该方法具有适应性广、操作简单、运行成本低、无二次污染的优势。专利一种纳米氧化铜与细菌协同去除水中六价铬的方法(专利号：201710961492.4)采用Cupriavidussp.B-8细菌和纳米氧化铜协同的方法，可使水中的六价铬100％还原，效果显著。然而，近期研究表明微生物还原六价铬后，虽然六价铬含量可显著降低，但水中总铬含量仍然会居高不下。在Cupriavidussp.B-8细菌和纳米氧化铜协同体系中，即使六价铬还原去除率达到100％，但总铬去除率仅为5.4％。即水中六价铬还原形成的三价铬大多并未真正从水中去除，当外界环境发生变化时，这些可溶性的三价铬极有可能再次形成高毒性的六价铬，环境隐患巨大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，该方法不仅能高效还原水体中的六价铬，而且能实现三价铬沉淀固定。该方法操作简单且效果显著，可能对于大多数微生物法处理六价铬及实际废水中的有机络合态三价铬的沉淀有良好的发展应用潜力。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，包括：将含有六价铬的待处理水与纳米氧化铜、供细菌生长所需的营养物质混合形成待处理体系；将能够吸附还原待处理水中六价铬的细菌接种至所述待处理体系中进行培养，以使细菌将六价铬还原成三价铬并将三价铬同步沉淀，其中，所述营养物质中的碳源不包括易与三价铬发生络合反应的成分。优选的，所述细菌为Cupriavidussp.B-8，保藏编号CGMCCNo.4240。优选的，将细菌单菌落接于LB液体培养基中经活化和扩大培养至600nm处吸光度(OD600)为0.9～1.1时所得菌液接种于待处理体系中，接种量按待处理体系体积8～12％的比例接种。优选的，所述培养具体为：温度在20～40℃、pH在6.5～7.5、130～155rpm震荡条件下培养至少24小时；在震荡培养至少24小时后进行分离，得到细菌和纳米氧化铜协同处理后的水溶液、菌体和六价铬还原产物的混合物。优选的，所述分离为在12000rpm下离心处理8～15min。优选的，所述纳米氧化铜在待处理体系中的浓度为20～60mg/L。优选的，待处理体系中六价铬的浓度为10～50mg/L。优选的，所述营养物质中的碳源包括阿魏酸。优选的，所述阿魏酸在所述待处理体系中的浓度为200～1000mg/L。优选的，所述营养物质中还包括无机营养物质，将所述无机营养物质与无菌水混合均匀后再与所述待处理水混合；所述无机营养物质包括：(NH4)2SO4、K2HPO4、KH2PO4、MgSO4·7H2O、CaCl2、FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O中的一种或多种，以使得待处理体系中含有1.5～2.5g/L的(NH4)2SO4、0.5～1.5g/L的K2HPO4、0.5～1.5g/L的KH2PO4、0.1～0.3g/L的MgSO4·7H2O、0.008～0.012g/L的CaCl2、0.01～0.02g/L的FeSO4·7H2O、0.008～0.012g/L的MnSO4·H2O。优选的，待处理体系中含有2g/L的(NH4)2SO4、1g/L的K2HPO4、1g/L的KH2PO4、0.2g/L的MgSO4·7H2O、0.01g/L的CaCl2、0.015g/L的FeSO4·7H2O、0.01g/L的MnSO4·H2O。本专利技术菌株Cupriavidussp.B-8，该菌鉴定为Cupriavidus菌，命名为Cupriavidussp.。该菌已于2010年10月22日保藏在地址位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCCNo.4240。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过研究分析发现在采用细菌与纳米氧化铜协同作用处理六价铬后，处理体系中总铬的含量去除率低，其主要原因在于处理体系中富含供细菌生长的有机营养物质，如胰蛋白胨或酵母提取物等，这些有机大分子中的羧基、羟基、磷酸等易于与三价铬离子络合，阻碍三价铬的沉淀固定及去除；另一方面，细菌利用这些有机营养物质后，其生长过程也会分泌大量有机代谢物，如多糖、蛋白质、有机酸、胞外DNA分子等，也可与三价铬发生络合反应；基于此，本专利技术在Cupriavidussp.B-8菌和纳米氧化铜协同高效还原水中六价铬的基础上，基于Cupriavidussp.B-8菌的代谢特征，通过改变其营养物质，实现了水中六价铬的同步生物还原和固定，不仅水中六价铬的还原率为100％，三价铬最终也以无机沉淀物的形式固定；还避免了后续有机态三价铬处理流程；(2)本专利技术所使用的纳米氧化铜具有来源广、无需改性和优化、操作方便等优点；(3)本专利技术相比其他方法操作较简单并可取得较好的效果，且生成的三价铬沉淀易于分离。附图说明图1是对比例1中六价铬还原和总铬去除效果图；图2是实施例1中细菌在不同浓度的阿魏酸下生长量变化图；图3是实施例1中不同浓度的阿魏酸下细菌对六价铬还原效果图；图4是实施例1工作培养基中阿魏酸浓度为1000mg/L时细菌对六价铬还原和总铬去除效果图；图5是实施例1工作培养基中阿魏酸浓度为1000mg/L时所得沉淀的XPS和EDS图谱。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。对比例1LB体系中纳米氧化铜和细菌协同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，包括：将含有六价铬的待处理水与纳米氧化铜、供细菌生长所需的营养物质混合形成待处理体系；将能够吸附还原待处理水中六价铬的细菌接种至所述待处理体系中进行培养，以使细菌将六价铬还原成三价铬并将三价铬同步沉淀，其中，所述营养物质中的碳源不包括易与三价铬发生络合反应的成分。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，包括：将含有六价铬的待处理水与纳米氧化铜、供细菌生长所需的营养物质混合形成待处理体系；将能够吸附还原待处理水中六价铬的细菌接种至所述待处理体系中进行培养，以使细菌将六价铬还原成三价铬并将三价铬同步沉淀，其中，所述营养物质中的碳源不包括易与三价铬发生络合反应的成分。


2.根据权利要求1所述的纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，所述细菌为Cupriavidussp.B-8，保藏编号CGMCCNo.4240。


3.根据权利要求1或2所述的纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，将细菌单菌落接于LB液体培养基中经活化和扩大培养至600nm处吸光度(OD600)为0.9～1.1时所得菌液接种于待处理体系中，接种量按待处理体系体积8～12％的比例接种。


4.根据权利要求1所述的纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，所述培养具体为：温度在20～40℃、pH在6.5～7.5、130～155rpm震荡条件下培养至少24小时；在震荡培养至少24小时后进行分离，得到细菌和纳米氧化铜协同处理后的水溶液、菌体和六价铬还原产物的混合物。


5.根据权利要求4所述的纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，所述分离为在12000rpm下离心处理8～15min。


6.根据权利要求1所述的纳米氧化铜与细菌协同还原-固定水中六价铬的方法，其特征在于，所述纳米氧化铜在待处理体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜旭，宋萌萌，曾伟志，王云燕，石岩，廖骐，杨志辉，柴立元，杨卫春，王海鹰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43