CN102604995A - 去除水中重金属离子的生物净水材料 - Google Patents

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本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种去除水中重金属离子的生物净水材料。生物材料为真菌，具体可以为黑曲霉、青霉菌、大毛霉等。本发明利用微生物表面的活性基团的吸附能力，从而有效的去除废水中的重金属元素。实验结果表明，该净水材料对重金属离子有很强的吸附能力。该材料既能治理工业排放的重金属污水，也能够清除天然水中的重金属离子。

Description

去除水中重金属离子的生物净水材料
技术领域
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种去除水中重金属离子的生物净水材料。
背景技术
科技是一把双刃剑，20世纪以来科学技术迅猛发展，促进了经济的发展，提高了人民的生活水平，然而，与此同时，人类也付出了惨重的代价。由于重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。水源的污染导致饮用水中有害物质明显增加，影响甚至严重影响了人们的身体健康。我国饮用水标准中明确指出各种重金属的指标及限值。近年，关于重金属污染事件屡见不鲜，从湖南儿童血铅超标事件，陕西凤翔数百儿童铅超标到重金属污染“菜篮子”等等。对人体的健康造成长远的影响。
可见重金属污染防治成为当今和今后一个时期环境保护的大事，去除水中重金属离子对保障人体健康有着重要意义。目前水中重金属的去除有化学法，离子交换法，螯合树脂法，膜分离法，生物法等。微生物成本低，效率高，易回收等特点能很好的解决传统水处理法中效率低，成本高，受用范围窄，难回收，存在二次污染等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能去除废水中重金属离子的生物净水材料，该材料既能治理工业排放的重金属污水，也能够清除天然水中的重金属离子。本发明利用微生物表面的活性基团的吸附能力，从而有效的去除废水中的重金属元素。
本发明所述的去除水中重金属离子的生物净水材料，其由如下步骤制备：
1)将3～4g蛋白胨、4～5g葡萄糖加入到200ml蒸馏水中，再转入到高压蒸汽灭菌锅保持温度为121℃，蒸汽灭菌20～30min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却到70～80℃，在无菌室内往上述混合液中添加0.5～1g甘油，得到液体培养基；将得到的液体培养基分装到容量为50ml的三角瓶中，每个三角瓶内装有35～45ml液体培养基；
2)在无菌室内用10μl枪头粘取菌种并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养3～4天，培养温度为30～38℃，培养箱转速为100～200rpm；
3)待菌体培养成熟后，用柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液洗涤菌体溶液至洗涤液澄清，混合水溶液中柠檬酸的质量分数为0.05～0.2％，柠檬酸钠的质量分数为0.5～2％；
4)向洗涤后的菌体溶液中逐渐加入乙醇，最初使乙醇在菌体溶液中的体积分数为20～30％，过15～20分钟后使乙醇的体积分数为40～50％，再过15～20分钟后使乙醇的体积分数为75～80％；然后将装有菌体溶液的容器敞口放入干燥柜中，温度保持50～70℃，持续4～5小时，从而得到本发明所述的去除水中重金属离子的生物净水材料。
上述步骤中涉及的菌种为真菌，具体可以为黑曲霉、青霉菌、大毛霉等。
具体实施方式
实施例1：
将3.5g蛋白胨、4.5g葡萄糖加入到200ml蒸馏水中，搅拌均匀后转入到高压蒸汽灭菌锅内保持温度为121℃灭菌20min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却至70℃后，在无菌室内往其中添加0.5g甘油，搅拌均匀后得到液体培养基；将液体培养基分装到容量为50ml的三角瓶中，三角瓶中液体培养基的体积为40ml。
在无菌室内用10μl枪头粘取黑曲霉并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养，培养周期为3天，培养温度为38℃，培养箱转速为150rpm。
待菌体培养成熟后，用质量分数为0.05％的柠檬酸和质量分数为2％的柠檬酸钠的混合水溶液洗涤菌体溶液至洗涤液澄清。
向洗涤后的黑曲霉菌体溶液中逐渐加入乙醇，最初使乙醇在溶液中的体积分数为20％，过15min后使体积分数为40％，再过15min后使体积分数为75％；然后将装有菌体的容器敞口放入干燥柜中，温度保持70℃，持续4h，从而得到本发明所述的去除水中重金属离子的黑曲霉净水材料0.2克。
表1是本实施例制备的黑曲霉生物净水材料对水中重金属离子的吸附结果，结果表明，该净水材料对重金属离子有很强的吸附能力。
表1：黑曲霉净水材料对水中各重金属离子的吸附结果
  元素种类   Cd   Mn   Pb
  吸附前(ppb)   45.11   506.3   37.95
  吸附后(ppb)   2.931   8.416   5.028
  吸附率(％)   93.5   98.2   86.8
实施例2：
将3g蛋白胨、4g葡萄糖加入到200ml蒸馏水中，搅拌均匀后转入到高压蒸汽灭菌锅内保持温度为121℃灭菌20min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却至70℃后，在无菌室内往其中添加0.5g甘油，搅拌均匀后得到液体培养基；将液体培养基分装到容量为50毫升的三角瓶中，三角瓶中液体培养基的体积为35毫升；
在无菌室内用10μl枪头粘取青霉菌并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养，培养周期为4天，培养温度为35℃，培养箱转速为200rpm。
待菌体培养成熟后，用质量分数为0.1％的柠檬酸和1％的柠檬酸钠的混合水溶液洗涤菌体至洗涤液澄清。
向洗涤后的青霉菌菌体溶液中逐渐加入乙醇，最初使乙醇在溶液中的体积分数为30％，过20min后使乙醇的体积分数为50％，再过20min后使乙醇的体积分数为80％；然后将装有菌体的容器敞口放入干燥柜中，温度保持50℃，持续5h，从而得到本发明所述的去除水中重金属离子的青霉菌净水材料0.15克。
表2是青霉菌净水材料对水中重金属离子的吸附结果，结果表明，该净水材料对重金属离子有很强的吸附能力。
表2：青霉菌净水材料对水中各重金属离子的吸附结果
  元素种类   Cd   Mn   Pb
  吸附前(ppb)   45.11   506.3   37.95
  吸附后(ppb)   1.827   34.73   2.001
  吸附率(％)   95.9   93.1   94.7
实施例3：
将4g蛋白胨、5g葡萄糖加入到200ml蒸馏水中，搅拌均匀后转入到高压蒸汽灭菌锅内保持温度为121℃灭菌20min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却至80℃后，在无菌室内往其中添加1g甘油，将液体培养基分装到容量为50毫升的三角瓶中，三角瓶中液体培养基的体积为45毫升；
在无菌室内用10μl枪头粘取大毛霉并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养，培养周期为4天，培养温度为30℃，培养箱转速为150rpm。
待菌体培养成熟后，用质量分数为0.2％的柠檬酸和0.5％的柠檬酸钠的混合水溶液洗涤菌体至洗涤液澄清。
向洗涤后的大毛菌菌体溶液中逐渐加入乙醇，最初使乙醇在溶液中的体积分数为30％，过15min后使乙醇的体积分数为50％，再过15min后使乙醇的体积分数为80％；然后将装有菌体的敞口容器放入干燥柜中，温度保持60℃，持续5h，从而得到本发明所述的去除水中重金属离子的大毛菌净水材料0.2克。
表3是大毛霉净水材料对水中重金属离子的吸附结果，结果表明，该净水材料对重金属离子有很强的吸附能力。
表3：大毛霉净水材料对水中各重金属离子的吸附结果
  元素种类   Cd   Mn   Pb
  吸附前(ppb)   45.11   506.3   37.95
  吸附后(ppb)   1.792   15.64   3.592
  吸附率(％)   96.0   96.9   90.5

Claims (2)

1.一种去除水中重金属离子的生物净水材料，其是由如下方法制备：
1)将3～4g蛋白胨、4～5g葡萄糖加入到200ml蒸馏水中，再转入到高压蒸汽灭菌锅保持温度为121℃，蒸汽灭菌20～30min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却到70～80℃，在无菌室内往上述混合液中添加0.5～1g甘油，得到液体培养基；将得到的液体培养基分装到容量为50ml的三角瓶中，每个三角瓶内装有35～45ml液体培养基；
2)在无菌室内用10μl枪头粘取菌种并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养3～4天，培养温度为30～38℃，培养箱转速为100～200rpm；
3)待菌体培养成熟后，用柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液洗涤菌体溶液至洗涤液澄清，混合水溶液中柠檬酸的质量分数为0.05～0.2％，柠檬酸钠的质量分数为0.5～2％；
4)向洗涤后的菌体溶液中逐渐加入乙醇，最初使乙醇在菌体溶液中的体积分数为20～30％，过15～20分钟后使乙醇的体积分数为40～50％，再过15～20分钟后使乙醇的体积分数为75～80％；然后将装有菌体溶液的容器敞口放入干燥柜中，温度保持50～70℃，持续4～5小时，从而得到去除水中重金属离子的生物净水材料。
2.如权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的生物净水材料，其特征在于：菌种为黑曲霉、青霉菌、大毛霉或烟曲霉。
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