CN112410027B - 一种碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于碳量子点的趋电细菌荧光可视化的制备方法及其应用，属于污染环境修复技术领域。将淀粉加入到去离子水中得到混合液；将混合液在微波下加热，然后冷却至室温，继续加入去离子水，超声处理25～30min，得到碳量子点悬浮混合液；将从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥加入无菌水得到混合菌液，室温静置后，取上清液通过稀释法制成混合菌悬液；将混合菌悬液加入到碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点荧光显色细菌液。该碳量子点荧光显色细菌液，应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。本方法材料廉价易得、制备方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法及其应用，属于污染环境修复技术领域。
背景技术
时下，在全面推进“生态文明建设与环境保护”的重大战略需求下，污染场地生态环境恢复治理已经成为现代社会发展的重要任务。在重金属污染场址修复及废水的处理工艺中电动修复、微生物（主要是细菌）修复技术是目前两大热门方向，但现阶段关于电动与细菌相互作用机理的研究尚未报道。在电场刺激作用下势必影响细菌与污染物质之间的相互作用，反之，细菌存在条件下对电场与污染物质的作用机理可能也具有重要影响。因此，三者之间必然存在复杂的交互关系。然而，如何采用有效的技术手段与方法探究三者之间的复杂关系仍是一个瓶颈问题。
目前关于电场与污染物质的作用机理，以及细菌与污染物质的作用机理均是通过对处理前、后的产物采用SEM-EDS、XRD以及XAS等昂贵的检测手段进行表征。该方法不仅费用贵、时间周期长，而且往往需要对样品进行复杂的预处理、操作难度大，操作不当可能改变原始样品的理化性质，使得测定出现偏差、数据失真。
碳量子点是一种碳基零维材料，具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。其优异荧光特性、良好的生物相容性，在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测具有巨大应用价值。然而，目前鲜见相关报道。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法及其应用。本方法材料廉价易得、制备方法简单。本发明通过以下技术方案实现。
一种碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其制备步骤包括：
（1）将淀粉按照固液比为6～8:40～50g/mL加入到去离子水中得到混合液；
（2）将步骤（1）得到的混合液在微波功率为500～800W下加热30s～60s，然后冷却至室温，继续按照混合液与去离子水体积比为40～50：50加入去离子水，超声处理25～30min，得到碳量子点悬浮混合液；
（3）将从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥按照固液比为10:90g/mL加入无菌水得到混合菌液，室温静置后，取上清液通过10倍稀释法，稀释至10-5～10-6，制成每1mL含菌数60~80cfu的混合菌悬液；
（4）将步骤（3）得到混合菌悬液加入到步骤（2）得到的碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点趋电荧光显色细菌液。
所述步骤（2）的超声频率为33～50KHz。
所述步骤（4）中混合菌悬液与碳量子点悬浮混合液体积比为1:20～30。
一种上述制备方法制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。
上述从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥是由多种厌氧微生物构成的微生物聚集体，具有丰富的微生物种群。以厌氧颗粒污泥高效修复铀污染已是公知常识，本申请从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥是公众能获得的生物材料。
上述制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在微电场作用下（I=1～20mA）具有良好的趋电性能。
本发明的有益效果是：
（1）本方法材料廉价易得、制备方法简单。
（2）本方法制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，荧光显色效果好，在微电场作用下（I=1～20mA）具有良好的趋电性能。
（3）本方法制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，因其优异荧光特性、良好的生物相容性，能应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在20倍荧光显微镜下实物图；
图2是本发明实施例1制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在40倍荧光显微镜下实物图；
图3是本发明实施例1制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在100倍荧光显微镜下实物图；
图4是本发明实施例1制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在微电场作用下（I=5mA）运动轨迹图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其制备步骤包括：
（1）将6g淀粉按照固液比为6:40g/mL加入到40mL去离子水中得到混合液；
（2）将步骤（1）得到的混合液在微波功率为500W下加热30s，然后冷却至室温，继续按照混合液与去离子水体积比为40：50加入50mL去离子水，超声（超声频率为33KHz）处理25min，得到碳量子点悬浮混合液；
（3）将10g从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥按照固液比为10:90g/mL加入90mL无菌水得到混合菌液，室温静置后，取上清液通过10倍稀释法，稀释至10-6，制成每1mL含菌数60cfu的混合菌悬液；
（4）将步骤（3）得到混合菌悬液按照体积比为1:20加入到步骤（2）得到的碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点趋电荧光显色细菌液。
本实施例制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在20倍荧光显微镜下实物图如图1所示，40倍荧光显微镜下实物图如图2所示，在100倍荧光显微镜下实物图如图3所示。从图1至图3可以看出碳量子点趋电荧光显色细菌液在荧光显微镜下具有良好的荧光显色效果。
本发明实施例1制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液在微电场作用下（I=5mA）运动轨迹图如图4所示，碳量子点趋电荧光显色细菌液具有良好的趋电性能，而且以厌氧颗粒污泥高效修复铀污染是公知常识，因此制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，能应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。
实施例2
该碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其制备步骤包括：
（1）将8g淀粉按照固液比为8:50g/mL加入到50mL去离子水中得到混合液；
（2）将步骤（1）得到的混合液在微波功率为800W下加热60s，然后冷却至室温，继续按照混合液与去离子水体积比为50：50加入50mL去离子水，超声（超声频率为50KHz）处理30min，得到碳量子点悬浮混合液；
（3）将10g从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥按照固液比为10:90g/mL加入90mL无菌水得到混合菌液，室温静置后，取上清液通过10倍稀释法，稀释至10-5，制成每1mL含菌数80cfu的混合菌悬液；
（4）将步骤（3）得到混合菌悬液按照体积比为1:30加入到步骤（2）得到的碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点趋电荧光显色细菌液。
本实施例制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。
实施例3
该碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其制备步骤包括：
（1）将7g淀粉按照固液比为7:45g/mL加入到45mL去离子水中得到混合液；
（2）将步骤（1）得到的混合液在微波功率为600W下加热40s，然后冷却至室温，继续按照混合液与去离子水体积比为45：50加入50mL去离子水，超声40KHz处理28min，得到碳量子点悬浮混合液；
（3）将10g从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥按照固液比为10:90g/mL加入90mL无菌水得到混合菌液，室温静置后，稀释至10-6，制成每1mL含菌数60cfu的混合菌悬液；
（4）将步骤（3）得到混合菌悬液按照体积比为1:25加入到步骤（2）得到的碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点趋电荧光显色细菌液。
本实施例制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其特征在于制备步骤包括：
（1）将淀粉按照固液比为6～8:40～50g/mL加入到去离子水中得到混合液；
（2）将步骤（1）得到的混合液在微波功率为500～800W下加热30s～60s，然后冷却至室温，继续按照混合液与去离子水体积比为40～50：50加入去离子水，超声处理25～30min，得到碳量子点悬浮混合液；
（3）将从污水处理厂厌氧段生化池获取活性污泥按照固液比为10:90g/mL加入无菌水得到混合菌液，室温静置后，取上清液通过10倍稀释法，稀释至10-5～10-6，制成每1mL含菌数60~80cfu的混合菌悬液；
（4）将步骤（3）得到混合菌悬液加入到步骤（2）得到的碳量子点悬浮混合液中制备得到碳量子点趋电荧光显色细菌液。
2.根据权利要求1所述的碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的超声频率为33～50KHz。
3.根据权利要求1所述的碳量子点趋电荧光显色细菌液的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中混合菌悬液与碳量子点悬浮混合液体积比为1:20～1:30。
4.一种根据权利要求1至3任一所述的制备方法制备得到的碳量子点趋电荧光显色细菌液，应用在细菌对有价金属治理/回收过程的可视化监测过程中。
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