嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物及其在处理含有硫化合物的材料中的用图_2

文档序号:9560455阅读:来源:国知局
以一种可溶于水(H20)的化合物,即硫酸盐形式(S04)回收91-100%的元素硫, 用于其再使用或催化剂的安全处置。
[0044] 主要来自但并非唯一来自于克劳斯工艺的经元素硫(S)污染和/或耗尽的催化剂 以小片状或粉状形式使用:
[0045] ?催化剂粉状形式是将该催化剂研磨得到,以及
[0046] ?催化剂小片状形式是在克劳斯工艺中形成。
[0047] 被污染和/或耗尽的催化剂中的元素硫(S)含量为0. 1-9% w/v。
[0048] 本发明的研究发展包括以下阶段:
[0049] 嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物的分离方法,嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5 和AZCT-M125-6,各自的注册号为DSM 26636和DSM 26637的培养和鉴别方法
[0050] I.嗜酸氧化硫硫杆菌的细菌培养物样品从其天然环境中分离,优选来自于墨西哥 米却肯州伊达尔戈城的洛斯阿苏弗雷自然公园,置于置于包含硫源的液体培养基中,优选 在基于矿物盐的称为ATCC 125 (美国典型培养物保藏中心)的液体培养基中,其组成如表1 所示,于PH2-10加入0至15g/l的元素硫[S],优选为于pH 3加入5-10g/l的元素硫[S]。 [0051] 表1ATCC 125液体培养基的组成,用于分离嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物,于pH 2-10加入0至15g/l的元素硫[S],优选为于pH 3加入5-10g/l的元素硫[S]
[0053] II.制备用于嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物的培养基,又称为改性斯塔奇培养基, 如表2所示,于pH 2-4加入5至15g/l的元素硫[S],优选为于pH 2. 5-3加入10g/l的元 素硫[S]。
[0054] 表2改性斯塔奇培养基的组成,用于培养嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物,于pH 2-4加入5至15g/l的元素硫[S],优选为于pH 2. 5-3加入10g/l的元素硫[S]。
[0056] III.嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物的分子鉴别。图1显示了嗜酸氧化硫硫杆菌细 菌培养物的鉴别,所述细菌菌株具体是:
[0057] ?嗜酸氧化硫硫杆菌AZCT-M125-5,注册号DSM 26636,和
[0058] ?嗜酸氧化硫硫杆菌AZCT-M125-6,注册号DSM 26637。
[0059] 所用方法是使用称之为非加权组平均法(UPGMA)的方法构建的系统发育树。嗜 酸氧化硫硫杆菌细菌培养物的16S rRNA基因的序列可由GenBank登录号:JX134585和 JX134586获得。GenBank用于其他生物体中的等价基因的收集以供进一步的对比。该分子 生物学例行程序广为所知,因此该细菌培养物鉴别为嗜酸氧化硫硫杆菌。
[0060] 在此方面,非常重要的是强调细菌菌株是:
[0061] ?嗜酸氧化硫硫杆菌AZCT-M125-5,注册号DSM 26636,和
[0062] ?嗜酸氧化硫硫杆菌AZCT-M125-6,注册号DSM 26637。
[0063] 在本发明中优选采用的是根据布达佩斯条约,出于专利申请的目的,于2012年11 月12日在国际权威微生物保藏莱布尼茨研究所-德国微生物菌种保藏中心注册登记。
[0064] 嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物,具体为嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5和 AZCT-M125-6,各自的注册号为DSM 26636和DSM26637,将元素硫-化合物(S)转化为硫酸 盐(S04)的评估。
[0065] IV.嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物的评估使用不同浓度的被污染和/或耗尽的催 化剂,例如二氧化钛、氧化铝、沸石、粘土、硅铝酸盐、多孔材料催化剂等等。
[0066] 图2和图3显示了嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5和AZCT-M125-6,注册号分 别为DSM 26636和DSM 26637,在液体培养基(改性斯塔奇培养基)中于25-35°C和140rpm 条件下经过7天,在不同浓度的耗尽的二氧化钛(Ti02)催化剂中的评估试验结果,其中耗 尽的二氧化钛〇102)催化剂的浓度为8-10(^重量/1001111(8-100%重量/体积),同时含 有0. 7-8. 6%重量/体积的不同浓度的元素硫(S)。
[0067] 在这些图中,观察到被元素硫(S)污染的二氧化钛催化剂的浓度对嗜酸氧化硫硫 杆菌细菌培养物的硫-氧化活性的影响效果,以及由于嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物产生 的硫酸导致的pH降低。
[0068] 根据所得到结果,结论是能使用嗜酸氧化硫硫杆菌AZCT-M125-5和AZCT-M125-6, 注册号分别为DSM 26636和DSM 26637,这是因为它们表现出将元素硫-化合物(S)转化为 硫酸盐(S04)的能力,从而在玻璃柱系统中进行被元素硫(S)耗尽的废催化剂的生物技术 处理。
[0069] 制备活性接种物
[0070] V.活性接种物的制备包括在125ml锥形瓶中生长各个嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培 养物,具体为嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5和AZCT-M125-6,各自的注册号为DSM 26636和DSM 26637,所述锥形瓶中盛有30ml改性斯塔奇培养基,加入了 1 %重量/体积的 元素硫并调节至pH 3,随后在30°C和140rpm条件下温育4天。
[0071] 制备接种培养基
[0072] VI.制备接种培养基包括取2ml活性接种物,并将其放置于约8ml的改性斯塔奇培 养基(不含硫)中,并调节至pH 3。
[0073] 使用接种培养基玻璃柱系统
[0074] VII.使用接种培养基玻璃柱系统包括将被8g元素硫(S)污染和/或耗尽的催化 剂填充8-玻璃柱系统,每种菌株各一套系统,其中5根玻璃柱被接种,3根玻璃柱编号为对 照且未接种。
[0075] 编号为已接种的5根柱子中加入已知体积为10ml的改性斯塔奇培养基(不含 硫),其中含有嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5或AZCT-M125-6,各自的注册号为DSM 26636和DSM 26637,浓度为2xl06菌落形成单元/毫升(CFU/ml)。
[0076] 未接种的3根玻璃柱中也加入子中加入已知体积为10ml的改性斯塔奇培养基 (不含硫)。
[0077] 完成上述步骤后,通过空气输送软管组件以80ml/min的垂直向下气流形式提供 空气。所述玻璃柱可以是30cm长xl. 5cm宽,在柱子的中间部分和下部具有派生的通气出 口,且具有小旋塞。位于玻璃柱的底部具有玻璃纤维床,其功能用作被污染催化剂的支撑 物。
[0078] 采用位于每根玻璃柱中部的空气输送软管组件对处理过程进行通气,气流为 80ml/min〇
[0079] 采用含有嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-5,注册号DSM26636的培养物历经28 天完成所述处理,采用含有嗜酸氧化硫硫杆菌菌株AZCT-M125-6,注册号DSM 26637的培养 物历经35天完成所述处理,期间玻璃柱不间断地通入空气。
[0080] 由于处理过程中的水流失,采用位于玻璃柱顶部的吸管加入改性斯塔奇培养基 (不含硫),在优选的30°C保持8:10的重量/体积比例。加入的不含硫的改性斯塔奇培养 基的总量对应于每天1.2ml。
[0081] 监测被硫污染和/或耗尽的材料的处理
[0082] VIII.被硫耗尽的废催化剂的生物技术处理的监测或取样包括每7天从所述玻璃 柱系统中取出处理样品以及从所述对照中取出样品,进行对比以评价处理的效力。处理过 程的监测包括将液体样品经过pH、细胞计数、硫氧化活性即硫酸盐(S04)浓度的分析。在经 处理的催化剂中通过电感耦合等离子体发射光谱法确定残留元素硫(S)的浓度。
[0083] 图4和5显示了被硫耗尽的废催化剂的处理的监测,考察通过纽鲍尔室(Neubauer chamber) (CFU/ml)对细胞计数得到的生长参数,该参数表示:
[0084] ?嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物AZCT-M125-5,注册号DSM26636,表现出菌落密度 增加,由零时刻的1. 62x 106CFU/ml增加到28天处理结束后的2. 38xl07CFU/ml。
[0085] ?嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物AZCT-M125-6,注册号DSM26637,表现出菌落密度 增加,由零时刻的1. 74x 106CFU/ml增加到35天处理结束后的6. 32x 106CFU/ml。
[0086] 之前的数据表明嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物使用元素硫(S)作为能源用于其 化能自养(chemolithotrophic)生长。
[0087] 图4和图5还显示了被硫耗尽的废催化剂的处理的监测,考察参数是pH,其中观察 到:
[0088] ?用嗜酸氧化硫硫杆菌细菌培养物AZCT-M125-5,注册号DSM26636处理导致pH降 低,在处理28天以后从pH 1.84降低到pH 1.15。
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