磁性纳米颗粒固定化硫碱弧菌及其脱硫工艺的制作方法_2

文档序号:9722648阅读:来源:国知局

[0029]从本实验室内蒙古盐碱湖中分离到的菌株Th1alkalivibr1 versutusD301 (CGMCC N0.8497)的甘油保藏液中吸取lmL,接种于该菌培养所需的液体培养基中,在30°C,180rpm的摇床中培养8?12h。然后将2mL的菌液接种到200mL的上述液体合成培养基中,置于30°C培养恒温摇床中培养12?18h。将培养好的细菌培养液在4°C、7000rpm,离心lOmin,收集菌体并用1.0M, NaCl溶液洗涤3次,然后将菌体重悬在1.0M的NaCl溶液中,配置成菌液浓度为4?5X K^/rnL的菌悬液。
[0030]所述液体培养基组成:NaHC030.7mol/L、NaOH 0.125mol/L、Κ2ΗΡ04.3H20
0.009mol/L、NH4C1 0.005mol/L、KN030.005mol/L、MgCl2.6H20 0.005mol/L、微量元素(trace elements, Pfennig&Lippert, 1966) 2ml/L ;灭菌后 pH9.5 ?10。
[0031](3)Fe304超顺磁性纳米颗粒与嗜盐嗜碱硫碱弧菌Th1alkalivibr1 versutusD301 (CGMCC N0.8497)的固定化:
[0032]吸取lmL步骤⑵制备的、菌液浓度为4?5X lO^mL的菌悬液加入到100mL
0.3?1.ΟΜ,ρΗ 9.5的NaHC03缓冲溶液中,边摇边逐滴加入1.0mL步骤(1)制得的裸露Fe304磁性纳米颗粒(Fe304颗粒的浓度为25?125g/L),充分混合均匀;充分接触后,通过外加磁场进行收集,1?2min后即可完全将赋磁性的细菌(即本发明的Fe304超顺磁性纳米颗粒固定化硫碱弧菌)从反应体系中分离,可计算固定化效率。
[0033]第三方面,本发明提供了一种微生物催化脱硫工艺,该工艺使用第一方面所述的固定化硫碱弧菌或者第二方面所述的制备方法制得的固定化硫碱弧菌。
[0034]作为优选,上述脱硫工艺是在含0.2?4M、优选0.3?0.8M、更优选0.5M的钠离子,pH值为7.0?10.65、优选为8.5?10、更优选为9.5的反应介质中,使第一方面所述的固定化硫碱弧菌或者第二方面所述的制备方法制得的固定化硫碱弧菌与待脱硫的含硫样品充分接触,以进行脱硫反应。
[0035]进一步优选地,所述反应介质为NaHC03缓冲液或适合所述硫碱弧菌的培养基;
[0036]更进一步优选地,所述NaHC03缓冲液的浓度为0.1?1.0M,优选为0.3?0.8M,更优选为0.5M ;其pH值为8.5?10.0,优选为9.0?9.8,更优选为9.5 ;
[0037]更进一步优选地,所述适合硫碱弧菌的培养基为NaHC030.7mol/L、NaOH0.125mol/L、Κ2ΗΡ04.3H20 0.009mol/L、NH4C1 0.005mol/L、KN030.005mol/L、MgCl2.6H200.005mol/L、微量元素2ml/L ;其灭菌后的pH为9.3?10。
[0038]作为优选,上述脱硫工艺还包括脱硫完成后,通过外加磁场分离收集基于Fe304超顺磁性纳米颗粒的固定化硫碱弧菌的步骤;
[0039]进一步优选地,所述外加磁场为磁场强度为0?6000奥斯特的永磁场或电磁场。
[0040]本发明的微生物催化脱硫工艺,脱硫效率高达95%以上,与游离的硫碱弧菌的脱硫效率相当;在脱硫反应完成后,能够在NaHC03缓冲液中或细菌培养基中重复利用3-6次,仍然保持较高的脱硫效率。
【附图说明】
[0041]图1是实施例1制备的超顺磁性Fe304纳米颗粒的透射电镜图和能量谱图。
[0042]图2是实施例1制备的超顺磁性Fe304纳米颗粒的磁化曲线。
[0043]图3是超顺磁性Fe304纳米颗粒吸附固定化细胞并通过外部磁场分离的过程图:(a)Th1alkalivibr1 versutus D301的发酵培养液;(b)发酵液中加入磁性纳米颗粒;(c)在外部磁场的作用下,吸附分离固定化Th1alkalivibr1 versutus D301细胞。
[0044]图4是超顺磁性Fe304纳米颗粒固定化细胞与游离细胞在NaHC03缓冲溶液中的脱硫活性比较。
[0045]图5是超顺磁性Fe304纳米颗粒固定化细胞在NaHC03缓冲溶液中的重复脱硫曲线。
[0046]图6是超顺磁性Fe304纳米颗粒固定化细胞与游离细胞在普通培养基中的脱硫活性比较。
[0047]图7是超顺磁性Fe304纳米颗粒固定化细胞在普通培养基中的重复脱硫曲线。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0049]实施例1本发明的超顺磁性Fe304纳米颗粒固定化硫碱弧菌的制备
[0050](1) Fe304超顺磁性纳米颗粒的制备:
[0051]在盛有400mL蒸馏水的1L搅拌式反应器中按Fe3+:Fe2+物质的量之比为2: 1的比例加入三氯化铁和氯化亚铁,在氮气保护下升温到90°C,倾入过量浓氨水溶液,继续恒温30min ;冷却至室温,产物用磁铁分离后,经去离子水反复清洗,加入去离子水,制成浓度为20?150mg/L颗粒液体,在4°C储存备用。
[0052]该步骤制备的超顺磁性Fe304纳米颗粒的透射电镜图如图1所示,由图1可以看出:Fe304纳米颗粒呈球形,其平均粒径在10?20nm之间。
[0053]按照超顺磁性理论,当磁性颗粒的尺寸减小时,为了使它处于最低能量状态,其畴壁的数目也要减小,甚至变为没有内部畴壁的单畴颗粒。如果单畴颗粒的尺寸进一步减小到低于某一临界尺寸Dp,在无外磁场(H = 0)时,体系中的单畴颗粒由于异向能小于热涨落能而使磁化方向随机分布,总磁化强度Μ迅速增大,直到达到饱和;从而出现超顺磁性现象,其中,Dp称之为超顺磁性临界尺寸。上述步骤制备的磁性Fe304颗粒粒径从透射电镜图可以证实其粒径小于单畴超顺磁性Fe304颗粒的理论临界尺寸Dp (25nm),因此,可以初步判断该Fe304磁性纳米颗粒具有超顺磁性特征。
[0054]该步骤制备的超顺磁性Fe304纳米颗粒的磁化曲线如图2所示,由图2可以看出,Fe304纳米颗粒的磁化曲线无磁滞现象,在外加磁场Η = 0时,剩余磁化强度Μ = 0,矫顽力He = 0,具有超顺磁性。Fe304颗粒的比饱和磁化强度(as)为73.985emu/g,用Fe304颗粒包埋的细胞的比饱和磁化强度为55.108emu/g,在磁性颗粒固定化细菌的悬浊液中,很容易使用普通的永磁铁将其快速的分离。
[0055](2)嗜盐嗜喊硫喊弧菌 Th1alkalivibr1 versutus D301 (CGMCC N0.8497)的培养:
[0056]从本实验室内蒙古盐碱湖中分离到的菌株Th1alkalivibr1 versutusD301 (CGMCC N0.8497)的甘油保藏液中吸取lmL,接种于该菌培养所需的液体培养基中,在30°C,180rpm的摇床中培养8?12h。然后将2mL的菌液接种到200mL的上述液体合成培养基中,置于30°C培养恒温摇床中培养12?18h。将培养好的细菌培养液在4°C、7000rpm,离心lOmin,收集菌体并用1.0M, NaCl溶液洗涤3次,然后将菌体重悬在1.0M的NaCl溶液中,配置成菌液浓度为4?5X K^/rnL的菌悬液。
[0057]液体培养基组成:NaHC030.7mol/L、NaOH 0.125mol/L、Κ2ΗΡ04.3H200.009mol/L、NH4C1 0.005mol/L、KN030.00 5mol/L、MgCl2.6H20 0.005mol/L、微量兀素(trace elements,Pfennig&Lippert, 1966) 2ml/L ;灭菌后 pH9.5 ?10。
[0058](3)Fe304超顺磁性纳米颗粒与嗜盐嗜碱硫碱弧菌Th1alkalivibr1 versutusD301 (CGMCC N0.8497)的固定化:
[0059]吸取lmL步骤⑵制备的、菌液浓度为4?5X lO^mL的菌悬液加入到100mL
0.5M,pH 9.5的NaHC03缓冲溶液中,边摇边逐滴加入1.0mL步骤⑴制得的裸露Fe304磁性纳米颗粒(Fe304颗粒的浓度为25?125g/L),充分混合均匀;充分接触后,通过外加磁场进行收集,1?2min后即可完全将赋磁性的细菌(即本发明的Fe304超顺磁性纳米颗粒固定化硫碱弧菌)从反应体系中分离,可计算固定化效率。
[0060]使用超顺磁性Fe304纳米颗粒吸附固定化硫碱弧菌细胞并通过外部磁场分离的过程图如图3所示,在图3中,(a)显示硫碱弧菌Th1a
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