一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备及应用技术方案

本发明专利技术公开了一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备及应用，包括：将腐败希瓦氏菌菌液加入

【技术实现步骤摘要】
一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备及应用


[0001]本专利技术属于放射性元素分离
，更具体地说，本专利技术涉及一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备及应用
。

技术介绍

[0002]在铀矿开采和加工过程中，不可避免地会产生大量的放射性含铀废水
。
众所周知，铀以溶解的六价
U(VI)
形式存在于水中，极易随环境迁移和扩散，造成水和土壤污染，并可通过呼吸
、
食入等多种途径进入人体，影响人们的健康
。
因此，铀矿放射性污染水的高效净化已成为重要的社会和环境问题
。
[0003]铀是一种具有氧化还原活性的典型金属元素，在自然界中最常见的是六价铀
(U(VI))
和四价铀
(U(IV))
，将易转移的
U(VI)
转化为难溶的
U(IV)
可以有效缓解铀迁移对周围生态环境的污染
。
目前自然界中存在许多具有氧化还原特性的微生物，如硫酸盐还原菌
、
希瓦氏菌
、
地杆菌等，它们可以通过细胞外电子转移实现与周围环境的能量交换
。
希瓦氏菌是一种具有细胞外电子转移的电活性还原微生物，可以将多种高价重金属还原为低价重金属，例如
U(VI)
还原为
U(IV)、Cr(VI)
还原为
Cr(III)。
值得注意的是，希瓦氏菌是铀污染地区最常见的细菌，在降低铀的毒性和生物利用度方面发挥着重要作用
。
希瓦氏菌对重金属污染物的还原降解依赖于其独特的细胞外电子释放，而不是特定的降解酶，然而，纯希瓦氏菌细胞外电子传递较低，限制了其在重金属污染地区修复中的实际应用
。
对于希瓦氏菌来说，提高其细胞外电子传递效率，实现污染物的高效还原和固定，对于扩大其在生态修复领域的应用至关重要
。
在自然生态系统中，丰富的半导体矿物
、
微生物和水组成的共存系统在驱动物质的地球化学循环方面发挥着重要作用
。
天然半导体矿物在模拟太阳光激发下产生的光电子可以促进微生物的生长和代谢，以及与周围介质的物质交换过程
。
受这种自然生态系统的启发，构建的细菌光敏人工系统
(
细菌
‑
半导体
)
作为潜在的修复途径，有望进一步实现铀矿污染区的修复
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和
/
或缺陷，并提供至少后面将说明的优点
。
[0005]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一
、
将腐败希瓦氏菌菌液加入
LB
肉汤培养基中，振荡孵育
22
～
26
小时，然后离心，收集沉淀，用
PBS
溶液洗涤，得到腐败希瓦氏菌；
[0007]步骤二
、
将腐败希瓦氏菌重悬于含有
L
‑
半胱氨酸的
LB
肉汤培养基中，振荡孵育8～
12
小时；
[0008]步骤三
、
向步骤二中的
LB
肉汤培养基中加入
CdCl2·
2.5H2O
，培养
10
～
14h
，然后离心，收集沉淀，用
PBS
溶液洗涤，得到放射性元素分离的生物杂化系统，即腐败希瓦氏菌
‑
硫
化镉生物杂化系统
。
[0009]优选的是，所述步骤一中，
LB
肉汤培养基的制备方法为：配置浓度为
20g/L
的
LB
肉汤培养基，然后在
121℃
高压灭菌
20min。
[0010]优选的是，所述步骤一中，腐败希瓦氏菌菌液浓度为
109CFU/mL
，腐败希瓦氏菌菌液与
LB
肉汤培养基的体积比为
1:90
～
110。
[0011]优选的是，所述步骤一和步骤二中，振荡孵育的转速为
150
～
250rpm
，温度为
25
～
35℃。
[0012]优选的是，所述步骤二中，
LB
肉汤培养基中的腐败希瓦氏菌的
OD
600
为
0.1
～
0.3。
[0013]优选的是，所述步骤二中，
LB
肉汤培养基中
L
‑
半胱氨酸的含量为
0.1wt
％
。
[0014]优选的是，所述步骤三中，加入
CdCl2·
2.5H2O
，使
LB
肉汤培养基中的
CdCl2·
2.5H2O
浓度为
1mM。
[0015]优选的是，所述步骤一和步骤三中，离心为在
7000
～
9000rpm
离心4～
6min
；
PBS
溶液洗涤2～4次
。
[0016]一种如上述制备方法制得的生物杂化系统在放射性元素分离中的应用，其特征在于，将生物杂化系统加入到含铀废水中，在氙灯模拟太阳光条件下，进行光催化反应，将反应后的生物杂化系统放入洗脱液中，搅拌
、
洗涤，再次循环使用
。
[0017]优选的是，所述洗脱液为
0.01M NaHCO3溶液
。
[0018]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提供了一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，通过在腐败希瓦氏菌
(Shewanella Putrefaciens/S.Putrefaciens)
表面生物沉淀硫化镉
(CdS)
纳米粒子来进行光辅助铀提取，腐败希瓦氏菌不仅作为
CdS
合成的限制性框架，而且作为提高电子空穴分离效率的最佳电子受体和转运体
。
在腐败希瓦氏菌
‑
硫化镉生物杂化系统中，
CdS
中的电子在光照下转移到腐败希瓦氏菌的细菌菌株中，能够成功调整其能带结构并提高载流子分离能力，从而增强细菌的代谢过程和铀的还原效率
。
本专利技术制备的腐败希瓦氏菌
‑
硫化镉生物杂化系统具有优异的铀去除能力，在光照下
90min
的铀去除率达到
92
％
。
本专利技术为开发全细胞无机生物杂化系统处理铀矿废水提供了新思路...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一
、
将腐败希瓦氏菌菌液加入
LB
肉汤培养基中，振荡孵育
22
～
26
小时，然后离心，收集沉淀，用
PBS
溶液洗涤，得到腐败希瓦氏菌；步骤二
、
将腐败希瓦氏菌重悬于含有
L
‑
半胱氨酸的
LB
肉汤培养基中，振荡孵育8～
12
小时；步骤三
、
向步骤二中的
LB
肉汤培养基中加入
CdCl2·
2.5H2O
，培养
10
～
14h
，然后离心，收集沉淀，用
PBS
溶液洗涤，得到放射性元素分离的生物杂化系统，即腐败希瓦氏菌
‑
硫化镉生物杂化系统
。2.
如权利要求1所述的一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，
LB
肉汤培养基的制备方法为：配置浓度为
20g/L
的
LB
肉汤培养基，然后在
121℃
高压灭菌
20min。3.
如权利要求1所述的一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，腐败希瓦氏菌菌液浓度为
109CFU/mL
，腐败希瓦氏菌菌液与
LB
肉汤培养基的体积比为
1:90
～
110。4.
如权利要求1所述的一种放射性元素分离的生物杂化系统的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中，振荡孵育的转速为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，陈涛，杨国淋，付登江，董欢欢，王晴，魏玲，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：