【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及危险废物无害化，具体涉及一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对cr(vi)还原固定的方法。
技术介绍
1、人为活动产生的废物流中的有害金属，如电镀废水中的铬(vi)和铜(ii)，将对周围水体造成严重污染，对生态系统和人类健康构成严重威胁。铬和铜都是氧化还原敏感金属，其毒性在于其氧化态，最高价态的cr(vi)和cu(ii)比其他价态毒性更大。在环境中，铬主要有cr(vi)和cr(iii)两种存在形式。由于cr(iii)和cu(0)毒性较小且在中性ph下不溶，因此将cr(vi)还原为cr(iii)和cu(ii)还原为cr(0)是此类废水无毒化的有效策略。
2、微生物还原重金属促使人们从不同的污染水体系统中开发出多种生物手段，但其缺点是需要持续的有机碳源。因此，有必要开发环境可持续性更强、能耗更低的修复技术来处理这些废水。微生物电化学系统是一种清洁的电化学生物反应器，可以将重金属作为电子受体，以能进行胞外电子转移(eet)的电活性细菌为生物催化剂，以固态电极为电子供体，促进重金属的生物电化学还原。然而，微生物电化学系统中cr(vi)的还原率在很大程度上受到微生物双向输入和输出能力的限制。
3、希瓦氏菌(shewanella oneidensis)可利用多种电子受体进行胞外呼吸，可通过不同的电子传递途径还原高价重金属，从而促进重金属的固定化。电活性微生物可通过种间电子传递形成互利共生的关系，由此可共同完成某一方微生物不能单独完成的代谢过程。通过种间电子传递，电活性细菌希瓦氏菌与铬还原功能菌群
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对cr(vi)还原固定的方法，包括如下步骤：
2、s1、制备由导电菌与金属还原功能菌群构成的混合功能菌群电解液：所述导电菌为希瓦氏菌(s.oneidensis)，所述金属还原功能菌群中的细菌包括蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)、皮氏罗尔斯顿菌(ralstoniapickettii)、蜂房类芽孢杆菌(paenibacillus alvei)中的一种或多种；分别按照1-2％(v/v)的接种量将导电菌与金属还原功能菌群接种至营养液中得到混合功能菌群电解液；所述营养液包括磷酸盐缓冲溶液、维生素、微量矿物质和有机碳源；
3、s2、富集电活性生物膜：将配制好的混合功能菌群电解液倒入三电极生物电化学系统中的电解池中，对工作电极施加100～300mv的正电势，以在工作电极上富集电活性生物膜；优选正电势为150-250mv；
4、s3、cr(vi)还原固定：在生成具有稳定电流输出的成熟阳极生物膜后，关闭仪器，倒出电解池中的电解液，加入新的含有cr(vi)的电解液，对工作电极施加-500～0mv的负电势，使得电解液中的cr(vi)得到还原固定，优选负电势为-400～-200mv。
5、本专利技术提供的另一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对cr(vi)还原固定的方法，包括如下步骤：
6、s1、制备由导电菌与金属还原功能菌群构成的混合功能菌群电解液：所述导电菌为希瓦氏菌(s.oneidensis)，所述金属还原功能菌群中的细菌包括蜡样芽孢杆菌(bacillus cereus)、皮氏罗尔斯顿菌(ralstoniapickettii)、蜂房类芽孢杆菌(paenibacillus alvei)、赖氨酸芽孢杆菌(lysinibacillus sp)、楔样梭状芽胞杆菌(clostridium sphenoides)、沉积杆菌(sedimentibacter.sp)中的一种或多种；分别按照1-2％(v/v)的接种量将导电菌与金属还原功能菌群接种至营养液中得到混合功能菌群电解液；所述营养液包括磷酸盐缓冲溶液、维生素、微量矿物质和有机碳源；
7、s2、富集电活性生物膜：将配制好的混合功能菌群电解液倒入三电极生物电化学系统中的电解池中，对工作电极施加100～300mv的正电势，以在工作电极上富集电活性生物膜；优选正电势为150-250mv；
8、s3、cr(vi)还原固定：在生成具有稳定电流输出的成熟阳极生物膜后，关闭仪器，倒出电解池中的电解液，加入新的含有cr(vi)的电解液，对工作电极施加-500～0mv的负电势，使得电解液中的cr(vi)得到还原固定，优选负电势为-400～-200mv。
9、优选地，上述任一技术方案中，步骤s1中，将od600值为0.5-2的导电菌与金属还原功能菌群培养液分别按照1-2％的接种量接种至营养液中；优选所述金属还原功能菌群中包括蜡样芽孢杆菌。
10、优选地，上述任一技术方案中，所述金属还原功能菌群中蜡样芽孢杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的80％或者85％或者90％或者95％以上；
11、优选所述金属还原功能菌群中还包括蜂房类芽孢杆菌，蜂房类芽孢杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的0.5-10％或者0.8-5％或者0.8-1.5％；
12、进一步优选所述金属还原功能菌群中还包括皮氏罗尔斯顿菌、赖氨酸芽孢杆菌、楔样梭状芽胞杆菌、沉积杆菌中的一种或多种，其中，皮氏罗尔斯顿菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的0.1％-1％或者0.1-0.5％，赖氨酸芽孢杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的0.1-10％或者0.3-5％或者0.5-2％或者0.7-1％，楔样梭状芽胞杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的0.1％-1％或者0.1-0.5％，沉积杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的0.1％-1％或者0.1-0.4％。
13、优选地，上述任一技术方案中，步骤s1中，所述培养液的配比为：取1l磷酸盐缓冲溶液，加入10-15ml微量矿物质溶液、5-10ml维生素溶液，并加入有机碳源，有机碳源在培养液中的浓度为15-20mm；有机碳源选自葡萄糖、五碳糖、六碳糖、纤维二糖、乳酸、乙酸、甲酸、氨基酸；
14、优选有机碳源为葡萄糖和/或乳酸；
15、优选所述培养液的配比为：取1l磷酸盐缓冲溶液，加入12.5ml微量矿物质溶液、10ml维生素溶液，有机碳源在培养液中的浓度为20mm。
16、优选地，上述任一技术方案中，所述维生素溶液含有如下组分：1.5-2.5mg/l维生素h、1.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对Cr(VI)还原固定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对Cr(VI)还原固定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤S1中，将OD600值为0.5-2的导电菌与金属还原功能菌群培养液分别按照1-2％的接种量接种至营养液中；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述金属还原功能菌群中蜡样芽孢杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的80％或者85％或者90％或者95％以上；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述培养液的配比为：取1L磷酸盐缓冲溶液，加入10-15mL微量矿物质溶液、5-10mL维生素溶液，并加入有机碳源，有机碳源在培养液中的浓度为15-20mM；有机碳源选自葡萄糖、五碳糖、六碳糖、纤维二糖、乳酸、乙酸、甲酸、氨基酸；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述金属还原功能菌群分离自铬污染场地的细菌群；
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤S3中，新的含有Cr(VI)的电解液中铬化合物的浓度为1～100mg/L，优选浓度为10～80mg/L或10～60mg/L或20～50mg/L或20～30mg/L。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：新的含有Cr(VI)的电解液中还含有其它重金属，所述其它重金属选自Cu(II)、As(V)、Ni(II)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对cr(vi)还原固定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.一种基于互营共生模式的关键功能金属还原微生物对cr(vi)还原固定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤s1中，将od600值为0.5-2的导电菌与金属还原功能菌群培养液分别按照1-2％的接种量接种至营养液中；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述金属还原功能菌群中蜡样芽孢杆菌的有效活菌数占所述金属还原功能菌群中有效活菌数的80％或者85％或者90％或者95％以上；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述培养液的配比为：取1l磷酸盐缓冲溶液，加入10-15ml微量矿物质溶液、5-10ml维生素溶液，并加入有机碳源，有机碳源在培养液中的浓度为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娟，贾博宇，晏波，杨章威，林杰锐，郑楚洋，曾婉晴，张峻达，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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