一种菌酶协同固定生物活性功能填料及在降解有机污染物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种菌酶协同固定生物活性功能填料及在降解有机污染物中的应用，所述菌酶协同固定生物活性功能填料是以竹纤维

【技术实现步骤摘要】
一种菌酶协同固定生物活性功能填料及在降解有机污染物中的应用
(一)

[0001]本专利技术涉及环境污染治理相关
，尤其是指一种菌酶协同固定生物活性功能填料及在降解有机污染物中的应用。
(二)
技术介绍

[0002]近年来，在国家“双碳战略”背景下，废气(异味)治理需要合理利用资源、减少成本、提高整个处理过程的效率。当前，工业排放和“三废”治理逸散的挥发性有机化合物(VOCs)污染问题日益严重，尤其典型难降解的含杂原子污染物如三氯甲烷等，严重威胁人类健康。
[0003]生物净化是一种绿色低碳的污染物处理方法，与其他物理和化学方法相比，生物净化具有成本效益低、环境友好等特点。目前，废气处理用复合菌剂已有了产业化应用。它虽能促使反应器内生物膜快速形成，但仍无法解决处理负荷低等问题。固定化酶技术可以有效提高典型污染物降解效率，早在1916年被首次发现，自20世纪60年代以来得到迅猛发展。固定化微生物或固定化酶化学和物理性质很大程度上受到固定载体、固定方法的影响，微生物和生物酶都只针对特定的污染物降解，因此“菌
‑
酶”协同固定高效发挥各自的降解的潜力是具有研究前景的。
[0004]已有的研究多集中在单一菌或单一酶降解污染物，还未见“菌
‑
酶”协同降解或共固定的研究报道。尤其是含杂原子(如含氯原子)的污染物，虽然已发现具有降解能力的微生物，但降解速率较慢限制了生物法的应用。另外，竹材料具有可再生、可降解、生物相容性、亲水性强，机械性能和耐热性能等优良特点。但是在环境生物处理领域当中，竹材料被作为生物载体的应用却比较少。传统生物固定化技术存在盲目性和随机性，无法在填料表面高效定植，因而无法最大限度地发挥菌和酶的性能，导致单位体积装置内生物密度低，从而使得降解效果差且设备体积庞大。因此，开展新型生物负载方法和填料的研究，能有效解决传统生物净化技术的缺陷。
(三)
技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种菌酶协同生物活性功能填料及在降解有机污染物中的应用，通过精准固定技术增加了单位载体上的生物密度，利用“菌
‑
酶”协同实现含杂原子特征污染物的快速彻底降解，从而实现难降解污染物的快速降解。克服了传统生物净化技术中单一菌和酶降解复杂废气的不足、降解产生的废气易引起二次污染，以及固定化技术的盲目性、随机性的问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种菌酶协同固定生物活性功能填料，所述菌酶协同固定生物活性功能填料是以竹纤维
‑
竹生物炭复合材料为载体，负载复合菌剂和固定化酶制成的；所述复合菌剂包括降解直链烷烃、环烷烃、酯类或醇类的菌株经扩大培养的湿菌体；所述固定化酶是
将源自三氯甲烷或丙硫醇降解菌的胞内酶液固定在金属有机框架(MOF)中制备得到的；所述竹纤维
‑
竹生物炭复合材料是将竹粉和竹纤维经打浆制成。
[0008]优选的，所述复合菌剂添加量以干菌体重量计占载体质量的10
‑
40％，优选20％，所述固定化酶用量以载体质量计为1
‑
5％，优选3％。
[0009]优选的，所述复合菌剂中，降解直链烷烃的菌株为新奥尔良分枝杆菌(Mycolicibacterium neworleansense)CCTCC NO:M2021651，降解环烷烃的菌株为威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)CCTCC NO:M 2022719，降解酯类或醇类的黄杆菌(Microbacterium maritypicum)CCTCC NO:M 2021801。
[0010]优选的，所述复合菌剂是由新奥尔良分枝杆菌CCTCC NO:M2021651，威尼斯不动杆菌CCTCC NO:M 2022719，黄杆菌CCTCC NO:M 2021801各自湿菌体以质量比1：1.2
‑
1.8：1.5
‑
2.5混合，优选1：1.5：2混合获得的。
[0011]优选的，所述复合菌剂的湿菌体按如下步骤制备：分别将新奥尔良分枝杆菌CCTCC NO:M2021651，威尼斯不动杆菌CCTCC NO:M 2022719，黄杆菌CCTCCNO:M 2021801接种至LB斜面培养基，30℃培养24h，获得斜面菌体；分别将斜面菌体接种于LB液体培养基，在转速160rpm，温度30℃下培养24h，将培养液离心，收集湿菌体；
[0012]LB固体培养基组成：5g/L酵母膏，10g/L NaCl，10g/L蛋白胨，15
‑
20g/L琼脂，pH自然，溶剂为去离子水；
[0013]LB液体培养基组成：5g/L酵母膏，10g/L NaCl，10g/L蛋白胨，pH自然，溶剂为去离子水。
[0014]优选的，源自三氯甲烷和丙硫醇降解菌的胞内酶液是分别将嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)CCTCC NO:M 20191025和醋酸杆菌(Acetobactersp.)CCTCC NO:M 20221016各自胞内酶液以体积比1：0.5
‑
0.7混合，优选1：0.6。所述嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)CCTCC NO:M 20191025和醋酸杆菌(Acetobacter sp.)CCTCC NO:M 20221016各自胞内酶液的蛋白浓度为0.5
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1.5mg/mL，优选0.9mg/mL。
[0015]优选的，所述胞内酶液按如下步骤制备：将嗜麦芽窄食单胞菌CCTCC NO:M20191025或醋酸杆菌CCTCC NO:M 20221016分别接种至LB斜面培养基，30℃培养24h，获得斜面菌体；分别将斜面菌体接种于LB液体培养基，在转速160rpm，温度30℃下培养24h，将培养液低温高速离心30min(4℃，8000rpm)，用pH为7、0.05M的磷酸缓冲溶液冲洗菌体沉淀，重复洗涤离心三次，将洗涤后的菌液在冰水浴的条件下用超声破碎仪破碎细胞(超声3s，间歇2s，功率400W，循环工作99次)，破碎完成后低温高速离心30min(4℃，8000rpm)，取上清液，分别获得嗜麦芽窄食单胞菌CCTCC NO:M 20191025胞内酶液和醋酸杆菌CCTCC NO:M 20221016胞内酶液。
[0016]优选的，所述固定化酶按如下步骤制备：将2
‑
甲基咪唑、2
‑
氨基苯并咪唑以及磷酸盐缓冲溶液(pH为7，0.05M)混合溶解后，加入胞内酶液，加入戊二醛，在30
°
C水浴的条件下以250rpm的转速搅拌交联10
‑
20min，再加入100mol/L六水合硝酸锌水溶液，继续搅拌10
‑
20min，反应结束后将溶液在4℃条件下10000rpm的转速离心10min，分离上清液后用磷酸盐缓冲溶液(p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述菌酶协同固定生物活性功能填料是以竹纤维
‑
竹生物炭复合材料为载体，负载复合菌剂和固定化酶制成的；所述复合菌剂包括降解直链烷烃、环烷烃、酯类或醇类的菌株经扩大培养的湿菌体；所述固定化酶是将源自三氯甲烷或丙硫醇降解菌的胞内酶液固定在金属有机框架中制备得到的；所述竹纤维
‑
竹生物炭复合材料是将竹粉和竹纤维经打浆制成。2.如权利要求1所述菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述复合菌剂添加量以干菌体重量计占载体质量的10
‑
40％，所述固定化酶用量以载体质量计为1
‑
5％。3.如权利要求1所述菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述复合菌剂是由新奥尔良分枝杆菌(Mycolicibacterium neworleansense)CCTCC NO:M2021651，威尼斯不动杆菌(Acinetobacter venetianus)CCTCC NO:M 2022719，黄杆菌(Microbacteriummaritypicum)CCTCC NO:M 2021801各自湿菌体以质量比1：1.2
‑
1.8：1.5
‑
2.5混合获得的。4.如权利要求1所述菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述源自三氯甲烷和丙硫醇降解菌的胞内酶液是分别将嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)CCTCC NO:M 20191025和醋酸杆菌(Acetobacter sp.)CCTCC NO:M20221016各自胞内酶液以体积比1：0.5
‑
0.7混合。5.如权利要求4所述菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述胞内酶液按如下步骤制备：将嗜麦芽窄食单胞菌CCTCC NO:M 20191025或醋酸杆菌CCTCC NO:M 20221016分别接种至LB斜面培养基，30℃培养24h，获得斜面菌体；分别将斜面菌体接种于LB液体培养基，在转速160rpm，温度30℃下培养24h，将培养液4℃，8000rpm低温高速离心30min，用pH为7、0.05M的磷酸缓冲溶液冲洗菌体沉淀，重复洗涤离心三次，将洗涤后的菌液在冰水浴、超声3s、间歇2s、功率400W、循环工作99次的条件下用超声破碎仪破碎细胞，破碎完成后4℃，8000rpm低温高速离心30min，取上清液，分别获得嗜麦芽窄食单胞菌CCTCC NO:M 20191025胞内酶液和醋酸杆菌CCTCC NO:M20221016的胞内酶液。6.如权利要求1所述菌酶协同固定生物活性功能填料，其特征在于，所述固定化酶按如下步骤制备：将2
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甲基咪唑、2
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氨基苯并咪唑以及pH为7，0.05M磷酸盐缓冲溶液混合溶解后，加入胞内酶液，加入戊二醛，在30℃水浴的条件下以250rpm的转速搅拌交联10
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20min，再加入100mol/L六水合硝酸锌水溶液，继续搅拌10
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20min，反应结束后将溶液在4℃条件下10000rpm的转速离心10min...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志荣，成卓韦，寿登，陈建孟，王家德，於建明，陈东之，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：