一种具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于废水吸附剂及其制备与应用领域，具体涉及一种产胞外多糖的类芽孢杆菌处理含铅废水的技术应用。

背景技术：

1、水作为重要的环境介质，是人、动植物等赖以生存的生命之源。随着经济社会的快速发展，水中重金属污染问题日益突出，其中铅(pb)污染是一种常见的重金属污染。重金属污染不同于有机污染物，具有难降解、难挥发和难分解的特性，而且更容易通过食物链富集作用对人体的健康带来严重的危害，尤其对儿童而言，铅对儿童的生长发育更敏感，会引起儿童多动、注意力缺陷，以及发育迟缓等不良影响。因此，急需寻找一种高效的重金属吸附剂缓解水体中重金属污染问题。

2、常见的重金属吸附剂，包括生物炭、沸石，以及二硫代氨基甲酸盐(dtcr)、三巯基均三嗪三钠盐(tmt)、多胺类聚合物等，上述吸附剂在含重金属废水中存在制备成本高，吸附容量偏低等缺点，此外，二硫代氨基甲酸盐等重金属螯合剂对人体和动植物存在一定毒性，对生态环境不友好。微生物产的发酵多糖作为天然吸附剂，具有环境友好性，且富含羧基、羟基等活性基团，具有良好吸附或螯合多价金属离子的能力。不过，现有的研究采用的菌株多为环境类细菌或致病菌，对环境生态具有一定风险，并且他们所制备的发酵产物所需化学培养基成本高、制备流程复杂等，利用低成本的农业副产物作为培养基制备的发酵产物对于铅吸附的研究仍处于空白，可利用的菌株及功能性发酵产物较少，这是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术中存在的问题，本发明提供一种具有高效吸附重金属铅的生物螯合吸附剂及其制备方法和应用，以类芽孢杆菌cgmcc no.8333作为生物螯合吸附剂的产生菌，以农业副产物麸皮作为培养介质，培养得到所对应的发酵液，经低速离心后得到的生物螯合吸附剂，具有吸附水中高浓度铅的能力。

2、第一方面，本发明提供的一种具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂的制备方法，其包括如下步骤:将类芽孢杆菌接种于麸皮培养基中，所述类芽孢杆菌的保藏编号为cgmcc no.8333；培养获得发酵上清液，得到生物螯合吸附剂。

3、优选地，步骤a：将类芽孢杆菌cgmcc no.8333划线培养于tpy固体培养基，琼脂含量为1.2-1.5％，在30～33℃恒温培养24-48h，得到产胞外多糖的类芽孢杆菌；

4、步骤b：将类芽孢杆菌cgmcc no.8333接种于麸皮培养基中进行发酵，种子液选择的是3-6wt.％的脱脂乳，类芽孢杆菌cgmcc no.8333的脱脂乳种子液的活菌数为1.9×108～7.5×108cfu/ml，麸皮培养基中麸皮质量分数为2-6％，其余为水，装载量为50-70ml/250ml，接种量为2-6％，振荡速度为150-300rpm，在28～33℃下好氧培养50-90h；

5、步骤c：将步骤b得到的发酵液经离心后取上清，得到生物螯合吸附剂；

6、优选地，

7、上述步骤b中，脱脂乳的含量是4～5wt.％；

8、上述步骤b中，接种量为3～5％；

9、上述步骤b中，脱脂乳活菌数为2.4×108～5.6×108cfu/ml；

10、上述步骤b中，麸皮培养基中麸皮含量为3-5％；

11、上述步骤b中，装载量为55-65ml/250ml。

12、上述步骤b中，振荡速度为为160～220rpm；

13、上述步骤b中，发酵温度为29～31℃；

14、上述步骤b中，培养时间为65～75h；

15、上述步骤c中，离心转速为4,000-6,000rpm；

16、上述步骤c中，离心时间为15-25min。

17、优选地，上述步骤b中，脱脂乳的含量是4wt.％；

18、上述步骤b中，接种量为4％；

19、上述步骤b中，脱脂乳活菌数为4.5×108cfu/ml；

20、上述步骤b中，麸皮培养基中麸皮含量为3％。

21、上述步骤b中，装载量为60ml/250ml；

22、上述步骤b中，振荡速度为180rpm；

23、上述步骤b中，发酵温度为30℃；

24、上述步骤b中，培养时间为72h；

25、上述步骤c中，离心转速为5,000rpm；

26、上述步骤c中，离心时间为20min。

27、另一方面，本发明提供一种具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂，其采用前述的制备方法得到的生物螯合吸附剂。

28、再一方面，本发明的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其包括下面的步骤：

29、在含有pb2+离子的溶液中，调节初始pb2+浓度为20mg/l～300mg/l，调节溶液ph值为2～10，加入所述生物螯合吸附剂至6％质量占比，吸附时间为5min～180min，磁力搅拌频率为200rpm，吸附温度为室温。

30、优选地，所述调节ph值为采用0.1mol/l的盐酸和/或氢氧化钠调节体系ph。

31、优选地，所述ph为4～10。

32、优选地，吸附时间为30～120min。

33、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

34、本发明采用的类芽孢杆菌(paenibacillus bovis)cgmcc no.8333作为下一代益生菌，具有一定的益生功能和安全性。将低成本的农业副产物小麦麸皮作为培养介质，通过该菌发酵得到的生物螯合吸附剂具备高效吸附铅的功能，效果显著，与现有的生物质吸附剂，以及细菌产的生物吸附剂相比有更高的铅吸附容量、更快的吸附速率，同时在不同ph值条件下，均有较好的对铅吸附效果。此外，该生物螯合吸附剂制备步骤少、成本更低、安全性更高，可应用于含铅废水的处理或饮用水除铅净化的处理，减少人群中食源性铅的摄入。

35、另一方面，还提供了一种高效吸附铅的生物螯合吸附剂，生物螯合吸附剂投加量为6％，对水中铅的最大吸附容量达到179.2mg/g。

技术特征：

1.一种具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤实施如下：

3.根据权利要求2所述的具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂的制备方法，其特征在于，

5.一种具有高效吸附铅性能的生物螯合吸附剂，其特征在于，采用如权利要求1-4中任一项所述的制备方法得到的生物螯合吸附剂。

6.如权利要求5所述的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其特征在于，包括下面的步骤：

7.如权利要求6所述的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其特征在于，所述调节ph值为采用0.1mol/l的盐酸和/或氢氧化钠调节体系ph。

8.如权利要求6所述的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其特征在于，所述ph值为4～10。

9.如权利要求7所述的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其特征在于，吸附时间为30～120min。

10.如权利要求7所述的生物螯合吸附剂处理含铅废水的应用，其特征在于，室温为15～25℃。

技术总结
本发明公开了一种具有高效吸附铅作用的生物螯合吸附剂及其制备方法和应用。其中所述具有高效吸附铅作用的生物螯合吸附剂的制备方法如下：(1)将保藏编号为CGMCCNo.8333的类芽孢杆菌(Paenibacillus bovis)接种于麸皮培养基中，在好氧条件下进行培养；(2)将步骤(1)所得发酵液经低速离心后取上清后获得。应用方法如下：在含铅溶液中，调节体系pH，加入上述生物螯合吸附剂后，室温搅拌处理。本发明制备所得生物螯合吸附剂采用的小麦麸皮发酵介质来源广泛、成本低廉、绿色环保，加上发酵菌株采用单一菌种，有利于大规模生产的成本控制，制备步骤少，对含铅废水处理效果好，吸附效率高，同时具有环境友好性，很容易进行大规模生产加工。

技术研发人员：王禕天,王晶,刘振民,吴正钧
受保护的技术使用者：光明乳业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15