申请日2012.08.17
公开(公告)日2013.03.27
IPC分类号C12N1/20; C12R1/38; C02F1/28; B01J20/00
摘要
本发明提供了一种可处理废水中重金属污染的微生物及吸附剂和应用。从超积累植物龙葵内分离出的内生菌LK9具有Cd、Cu、Pb抗性，将该菌扩大培养收集后制备成粉末吸附剂，可用于处理重金属污染废水。处理重金属污染废水时，将所述的内生菌LK9吸附剂投加到废水中，经离心沉淀或过滤出吸附剂，发现对Cd2+、Cu2+、Pb2+等重金属离子均有较强吸附能力，其中对Pb2+的去除效果尤其显著，达到90%以上。本发明与其他吸附剂相比具有快速、吸附率高、操作简便、经济、适用范围广等特点，在重金属污染水处理方面具有很大的应用潜力。
摘要
权利要求书
1.一种微生物，其特征在于，所述微生物名称Pseudomonas LK9，保藏编号为CCTCC M2012302。
2.权利要求1所述的微生物的应用，其特征在于，将所述微生物Pseudomonas LK9用于制备处理Cd、Cu、Pb中的一种或几种重金属污染废水的生物吸附剂。
3.一种含有权利要求1所述微生物的生物吸附剂，其特征在于，将所述微生物Pseudomonas LK9用LB培养基富集培养，经过离心、去离子水洗涤，再离心收集菌体，后冷冻干燥至粉体。
4.权利要求3所述的生物吸附剂的应用，其特征在于，将所述的生物吸附剂用于处理Cd、Cu、Pb中的一种或几种重金属污染废水。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述处理过程包括以下步骤：调节待处理不同重金属污染废水pH为2-7，于重金属污染废水中投加所述生物吸附剂，震荡，然后过滤或沉淀收集吸附剂，完成对重金属污染废水的处理。
6.根据权利要求5所述的应用方法，其特征在于，处理过程中处理Cu2+和/或Pb2+废水时的pH为5-6，Cd2+废水pH为6-7。
7.根据权利要求5或6所述生物吸附剂处理重金属污染废水，其特征在于，处理过程中废水温度控制为25-28℃。
8.根据权利要求7所述生物吸附剂处理重金属污染废水的应用方法，其特征在于，处理过程用摇床震荡，转速为150-180rpm。
9.根据权利要求8所述生物吸附剂处理重金属污染废水的应用方法，其特征在于，所述内生菌LK9吸附剂吸附平衡时间为5-10min。
说明书
一种可处理废水中重金属污染的微生物及吸附剂和应用
技术领域
本发明涉及重金属水体污染修复领域，具体涉及一种具有多种重金属抗性的植物内生菌，及将其制备成吸附剂后快速、高效去除水体中重金属的方法。
背景技术
工业的快速发展引发了全球性的环境问题，而重金属污染是对环境和人类危害最大的污染之一。重金属可通过食物链进入人体中富集，通过其致癌性、致突变性、细胞毒性严重影响人类健康。重金属污染来源广泛，其中相当部分是通过人类活动产生的废气、废水、废渣排入环境，造成污染。常用的处理重金属污染废水的方法主要有絮凝剂过滤法、石灰沉淀法、离子交换法、电解法等，但这些方法在处理过程中存在着产生二次污染、费用过高、重复利用性不强、工艺复杂等缺陷。利用微生物材料作为吸附剂处理重金属污染废水是近年来研究较热的一种新技术。微生物通过离子交换、沉淀、或利用其细胞膜细胞壁上的羟基、羧基、氨基、巯基、磷酸基团等官能团与重金属离子络合，吸附重金属。与传统的吸附剂相比，利用微生物材料作为重金属吸附剂具有来源丰富、成本低、操作简便、快速、吸附效果好、能重复利用等优点。寻找具有高吸附性能的细菌并通过修饰加强其吸附性能成了近年来的研究热点。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供一种能够快速、高效去除重金属污染废水中Cd2+、Cu2+、Pb2+的微生物及微生物吸附剂。本发明操作简单、经济、安全，并能有效处理重金属污染废水。
为体现本发明的目的，本发明提供了一种微生物，名称是Pseudomonas LK9，保藏编号为CCTCC NO：M2012302。
本发明提供的生物吸附剂，是由所述微生物Pseudomonas LK9用LB培养基富集培养，经过离心、
去离子水洗涤，再离心收集菌体，后冷冻干燥至粉体得到。
本发明的具有多种重金属抗性的超累积植物内生菌，Pseudomonas LK9，其冷冻干燥后制 备成的吸附剂能快速有效去除重金属污染废水中Cd2+、Cu2+、Pb2+中一种或几种，特别适合去除是Pb2+。
本发明的植物内生菌，Pseudomonas LK9为假单胞菌属，革兰氏阴性菌，适宜生长温度为25-32℃，在固体LB培养基上培养12h后，单菌落呈淡黄色，表面光滑湿润，边缘整齐;在液体培养基上的培养物也为淡黄色，该菌体的形态在扫描电镜下的观察见附图6。
所述微生物LK9是从超积累植物龙葵根部分离出来的，并对Cu、Pb等多种重金属具有较高
抗性的内生菌，其重金属抗性表现为：在Cu2+、Pb2+浓度分别小于1mM和0.8mM的LB培养基中生长，重金属离子的存在能加速内生菌LK9的生长，而Cu2+、Pb2+浓度分别达到1.2mM和1mM时，内生菌LK9的生长受到抑制，如附图1、附图2。
所述内生菌通过形态观察、生理生化特性以及16SrDNA测序结果为，该内生菌为假单胞菌，命名为Pseudomonas LK9，是由本申请人自已筛选的菌株，并于2012年7月30日在中国典型培养物保藏中心进行了保藏，保藏编号为CCTCC NO：M2012302，地址：中国武汉武汉大学。
该菌分离方法是：将从湖南省衡阳水口山矿区尾砂矿附近采集回来的龙葵植株用清水清洗干净，在该植株上取适量的根、茎、叶分别依次用70%乙醇溶液浸泡40s、2.5%次氯酸钠溶液浸泡30min以表面消毒，然后用无菌去离子水漂洗以除去植物根、茎、叶表面的次氯酸。表面已灭菌的龙葵根、茎、叶分别加入少量无菌磷酸缓冲液(PBS，pH=7.4)、无菌石英砂于无菌研磨中研磨至糊状，用1%(m/v)氯化钠溶液稀释至10-10000倍，涂布于固体LB培养基平面上。培养24h后，根据菌落形态的差异挑取单菌落进行扩大培养。菌种分离实验用到的去离子水、溶液、研磨、石英砂、培养基等均为灭菌，且实验操作在无菌室超净台中进行。
应用所述的微生物吸附剂处理重金属污染废水的方法，其过程包括：调节重金属污染废水pH，后于重金属污染废水中投加所述生物吸附剂，震荡后过滤或沉淀收集吸附剂，完成对重金属污染废水的处理。
所述用于处理重金属污染废水的微生物吸附剂的制备方法为：由超累积植物中分离得到的菌株LK9首先经过LB培养基扩大培养，24h以后，4000rpm离心，收集菌体，用去离子水洗涤2~3次，用冷冻干燥法获得内生菌LK9冻干粉吸附剂。
为探索所述的微生物吸附剂对重金属Cd2+、Cu2+、Pb2+吸附的最优pH，调节重金属污染废水pH为2-7，优化后处理Cu2+和Pb2+废水的最优吸附pH为5-6，处理Cd2+废水的最优吸附pH为6-7(之后实验均使用最优pH)。
为探索所述的微生物吸附剂对重金属Cd2+、Cu2+、Pb2+最佳吸附时间，控制吸附时间为 5-120min，优选为5-10min(吸附在5-10min内平衡，见附图4)。
所述用于处理重金属污染废水微生物吸附剂剂量为1g/L。
所述内生菌LK9吸附剂处理重金属污染废水的温度为25-28℃，处理过程用摇床震荡，震荡转速为150-180rpm。
本发明的原理及优势为：利用粉体内生菌，通过其表面的离子交换、沉淀，或利用其细胞膜上的羟基、氨基、羧基、磷酸基团、巯基等基团络合重金属离子，从而达到高效、快速(吸附平衡时间为5-10min)去除重金属的结果。本发明在处理重金属污染废水时，将所述的内生菌LK9吸附剂投加到废水中，经离心沉淀或过滤出吸附剂，对Cd2+、Cu2+、Pb2+等重金属离子均有较强吸附能力，其中对Pb2+的去除效果尤其显著，达到90%以上。本发明与其他吸附剂相比具有快速、吸附率高、操作简便、经济、适用范围广等特点，在重金属污染水处理方面具有很大的应用潜力。
