一种蜡样芽孢杆菌去除水中重金属锰的方法与流程

本发明涉及一种蜡样芽孢杆菌去除水中重金属锰的方法

背景技术：
：

随着经济、社会的发展，水环境污染日趋加剧，恶化的水环境给人们的健康带来巨大风险。水质重金属污染是水环境污染的主要来源之一。锰作为一种重要的矿产资源和工业原料在我国正被广泛开采、消耗和利用。水中重金属锰污染已成为一个重要环境问题而备受关注。现阶段处理水中重金属锰的方法主要包括化学沉淀法、氧化还原法、膜分离技术等。这些方法处理水中重金属锰各有优势和不足。例如，化学沉淀法去除水中重金属锰具有操作简单、经济节约等特点，但加入的沉淀剂可能造成二次污染。膜分离技术虽能够有效去除水中重金属锰，但因其在使用过程中容易受到污染，技术成本高，膜稳定性差，应用受到制约。微生物可制备成生物吸附剂应用于水中重金属去除。微生物作为重金属吸附剂处理水中重金属后，难于从水中分离，给后续水处理过程带来不便。一些微生物吸附剂还存在一定生态风险。氧化石墨烯因其比表面积大，吸附能力强等特点可被用于水中重金属吸附去除。目前，使用氧化石墨烯作为水处理剂还存在一些技术障碍，例如，制备成本高，使用后难于从水中分离等。此外，大量使用氧化石墨烯作为水处理剂可能增加水中总有机碳含量，给水质带来污染风险。因此，筛选具备絮凝能力，同时具备重金属锰抗性和吸附能力的微生物，并利用氧化石墨烯重金属吸附特点，去除水中重金属锰非常重要。

技术实现要素：
：

本发明的目的是提供一种具备絮凝能力和重金属锰吸附能力的蜡样芽孢杆菌及其去除水中重金属锰的方法。

本发明采用的技术方案：一种蜡样芽孢杆菌去除水中重金属锰的方法，包括以下步骤：

（1）将蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）、氧化石墨烯按照质量百分比混合，蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）质量占比95%-99%，氧化石墨烯质量占比1%-5%；所述蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 2016510；

（2）将蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和氧化石墨烯混合物投放到含重金属锰的水体中，搅拌反应；

（3）加入Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺中的一种或几种，其中，Na⁺浓度为5mg/L-50mg/L，Ca²⁺浓度为1mg/L-5mg/L，Mg²⁺浓度为1mg/L-10mg/L，Na⁺选用NaCl、Na₂CO₃、Na₂SO₄，Ca²⁺选用CaCl₂，Mg²⁺选用MgCl₂，搅拌反应；

（4）絮凝沉淀后，去除水中重金属锰。

作为优选，步骤（1）中蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）质量占比96%-98%，氧化石墨烯质量占比2%-4%。

作为优选，步骤（1）中蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）质量占比97%，氧化石墨烯质量占比3%。

作为优选，步骤（3）中，Na⁺浓度为10mg/L-40mg/L，Ca²⁺浓度为2mg/L-4mg/L，Mg²⁺浓度为4mg/L-6mg/L。

作为优选，步骤（3）中，Na⁺浓度为25mg/L，Ca²⁺浓度为3mg/L，Mg²⁺浓度为5mg/L。

作为优选，步骤（3）中，Na⁺选用NaCl。

本发明所述蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）是从湖南省湘潭市竹埠港重金属污染农田中分离得到。分离方法步骤包括（1）：采集湖南省湘潭市竹埠港重金属污染农田地表以下10cm土样；（2）1g土样溶于10mL无菌水中，25℃条件下，摇床中150rpm反应30min，静置30min；（3）取1mL反应液稀释10⁴倍，取100µL稀释液涂布于牛肉膏蛋白胨固体培养基，25℃条件下，培养24h；（4）根据菌落形态挑取单个菌落，接种到牛肉膏蛋白胨液体培养基中，25℃条件下，培养24h；（5）吸取100µL细菌培养液，接种到含150mM重金属锰的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，进行重金属锰抗性测定。

通过对该菌形态、生理生化特征、16S rRNA基因进行分析，鉴定该菌为蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus），命名为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）。并于2016年9月22日由中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC NO：M 2016510，地址：中国，武汉，武汉大学。

本发明采用的蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）是一种有益蜡样芽孢杆菌，培养条件简单，生长快，成本低，无环境毒性，生态安全。具备絮凝能力和重金属锰的吸附能力，能够高效絮凝去除水中重金属锰。

本发明使用氧化石墨烯质量百分比控制在1%-5%。在此质量百分比范围内，氧化石墨烯能够发挥重金属吸附能力，同时使用成本低，不增加水中总有机碳含量。

附图说明

图1为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）显微镜（1000X）照片；

图2 为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）平板菌落形态；

图3为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）生理生化特性：酶活、碳源氧化；

图4为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）生理生化特性：利用碳源产酸；

图5为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）重金属锰吸附去除率；

图6为蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）絮凝率。

具体实施案例：

以下为本发明具体实施例，而非限制本发明。

实施例1

1、蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）使用牛肉膏蛋白胨液体培养基，25℃条件下，培养24h；静置10min收集菌体；干燥后，制备成重金属锰生物吸附剂；

2、2g蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和0.06g氧化石墨烯搅拌混匀后加入到2L含50mg/L重金属锰水中，搅拌反应；

3、重金属锰去除率达到77.38%。

实施例2

1、9.5g蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和0.5g氧化石墨烯搅拌混匀后加入到10L含50mg/L重金属锰水中，搅拌反应；

2、加入NaCl 20mg/L，CaCl₂ 1mg/L，MgCl₂ 5mg/L，搅拌反应；

3、重金属锰去除率达到97.88%。

实施例3

1、1.5g蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和0.03g氧化石墨烯搅拌混匀后加入到1L含100mg/L重金属锰水中，搅拌反应；

2、加入NaCl 10mg/L，CaCl₂ 5mg/L，MgCl₂ 5mg/L，搅拌反应；

3、重金属锰去除率达到95.3%。

实施例4

1、0.98g蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和0.02g氧化石墨烯搅拌混匀后加入到1L含10mg/L重金属锰水中，搅拌反应；

2、加入CaCl₂ 5mg/L，MgCl₂ 5mg/L，搅拌反应；

3、重金属锰去除率达到99.78%。

实施例5

1、0.98g蜡样芽孢杆菌ZNT-03（Bacillus cereus ZNT-03）和0.02g氧化石墨烯搅拌混匀后加入到1L含200mg/L重金属锰水中，搅拌反应；

2、加入NaCl 50mg/L，搅拌反应；

3、重金属锰去除率达到87.2%。