还原络合态三价铁的菌株及其应用制造技术

本发明专利技术涉及还原络合态三价铁（L

【技术实现步骤摘要】
还原络合态三价铁的菌株及其应用


[0001]本专利技术属于环境生物
，具体涉及还原络合态三价铁的菌株及其应用。

技术介绍

[0002]氮氧化物（NO
x
）是我国主要的大气污染物之一，其来源分为自然源和人为源。自然源来自于氨的氧化、闪电和土壤排放，而人为源主要来自于化石燃料燃烧、汽车尾气排放以及某些工业生产过程。随着近年来经济的发展和城市化进程的加快，NO
x
排放量与日俱增。NO
x
不仅是形成光化学烟雾和破坏臭氧层的主要元凶之一，其二次产物硝酸盐更是形成区域性酸雨的主要原因。同时NO
x
还会给人类健康带来极大威胁，是细颗粒物（PM
2.5
)的重要组成成分。2018年，全国338个地级及以上城市中，环境空气质量超标城市占64.2%，2018
‑
2019年秋冬季，京津冀及周边地区PM
2.5
平均浓度同比上升6.5%，由NO
x
持续增长引起的大气污染问题已不容忽视。
[0003]目前国内外广泛应用的脱硝技术有选择性催化还原（SCR），选择性非催化还原（SNCR），吸附法，吸收法，生物法等。在国际上得到广泛工业化应用的烟气脱硝技术是SCR及SNCR。SCR法对NO
x
的去除效率较高，但存在投资运行费用高、催化剂易失活及易造成氨逃逸等缺点；SNCR法不需催化剂，但去除效率低。
[0004]生物法处理工业废气的研究始于上世纪80年代，其中生物还原可利用反硝化菌将NO还原为无污染的N2。由于其具有投资运行成本低、无二次污染等优点，这一方法已成为世界各国工业废气净化研究的热点课题之一。但由于烟气中NO
x
90%以上均以NO的形式存在，且NO在液相中的溶解度极小（NO在水中的溶解度仅为4.7%），限制了烟气中NO
x
的气
‑
液传质效率，削减了微生物还原效应。
[0005]而当前的亚铁络合物（例如EDTA
‑
FeⅡ、Citrate
‑
FeⅡ、NTA
‑
FeⅡ、(NH2CH2COO)2‑
FeⅡ和(C4H5O6)2‑
FeⅡ等，以下简称L
‑
FeⅡ。EDTA：乙二胺四乙酸；Citrate：柠檬酸；NTA：三乙酸，(NH2CH2COO)2：甘氨酸；(C4H5O6)2：酒石酸）具有很好吸收NO的效果，解决了烟气中NO气
‑
液传质效率低及在微生物表面反应时间短等问题，因此将络合吸收法和生物还原法结合，可实现烟气中NO
x
的有效去除。
[0006]但烟气中较高的含氧量（工业氧气含量9%左右）会把L
‑
FeⅡ氧化成不具有络合NO能力的三价铁络合物（例如EDTA
‑
FeⅢ、Citrate
‑
FeⅢ、NTA
‑
Fe
III
、(NH2CH2COO)2‑
FeⅢ、(C4H5O6)2‑
FeⅢ等，以下简称L
‑
Fe
III
）。因此针对还原L
‑
Fe
III
高效菌株的选育对于烟气中NO
x
的处理效果及装置长期稳定运行至关重要，L
‑
FeⅢ还原菌的筛选分离是当今学术界的研究热点。
[0007]目前，已经有多株铁还原细菌被分离纯化，主要分布于变形杆菌属（Proteus sp.）、希瓦氏菌属（Shewanellasp.）、脱硫杆菌属（Desulfitobacteriumsp.）、铁杆菌（Ferribacteriumsp.）等几个属。如专利号为CN108456649A的专利描述了还原粘土矿物中Fe
III
的变形杆菌及其抑制粘土膨胀性应用，该专利从大港油田的采出液中筛选得到一株Fe
III
还原功能CA128菌，属变形杆菌属，该CA128菌对Citrate
‑
FeⅢ中Fe
III
还原率可达86.62%；对蒙脱石中Fe
III
还原率可达47.1%。
[0008]专利号为CN104974964A的专利描述了一株异化铁还原菌及其应用，该专利从内蒙古河套平原杭锦后旗高砷污染区中筛选得到一株异化还原FeⅢ的产酸克雷伯菌，命名为IMFRCUG
‑
1菌，该IMFRCUG
‑
1菌对Citrate
‑
FeⅢ的铁还原率达到80%以上。
[0009]专利号为CN101353634A的专利描述了一株肺炎克雷伯氏菌及其应用，该专利从土壤样品中分离纯化得到一株KlebsiellaPneumoniae MFC4，该菌株能还原结晶度较高的铁氧化物。
[0010]通过分析当前铁还原菌的研究现状发现，目前已筛选出的Fe
III
还原菌虽然在属一级具有相似性，但在种一级基因序列结构差别大，对Fe
III
的还原效果也不同。
[0011]与专利号为CN112063550A（保藏号为：GDMCC No:60977）描述的产酸克雷伯氏菌相比，本专利技术Klebsiella Pneumoniaes LF
‑
2对浓度低于20 mmol
·
L
‑1的EDTA
‑
FeⅢ还原效率近乎高达100%。
[0012]此外，微生物还原铁氧化物的反应过程中，碳源作为电子供体，提供微生物生长的能量，铁氧化物中的Fe
III
作为末端电子受体接受电子后被还原为FeⅡ。微生物还原L
‑
Fe
III
则与此不同，EDTA、NTA等螯合剂与铁形成可溶性鳌合铁，由于受到EDTA等大分子的络合作用和空间阻碍现象的存在，使得其与铁氧化物比较，在生物酶催化还原过程中存在更大难度，因此存在与铁氧化物生化过程不同的反应机制，需要增大酶催化过程与L
‑
Fe
III
的接触，从而提高L
‑
Fe
III
还原效率。
[0013]因此，筛选分离并利用定向驯化方法获得可高效还原L
‑
Fe
III
的菌株，通过对其生物学特性和降解特性的研究，可为烟气脱硝工艺中脱除烟气中NO
x
的生物处理提供技术支撑和理论依据。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于提供还原络合态三价铁的菌株及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案。
[0015]一方面，本专利技术提供还原络合态三价铁的菌株，该菌株命名为肺炎克雷伯氏菌Klebsiella Pneumoniaes LF
‑
2，2020年10月28日已保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.还原络合态三价铁的菌株，其特征在于，该菌株命名为肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella Pneumoniaes LF
‑
2），保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏号为GDMCC No：61222。2.权利要求1所述菌株还原络合态三价铁的应用。3.权利要求2所述的应用，其中络合态三价铁选自以下的一或多种：EDTA
‑
FeⅢ，柠檬酸
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，焦丽萍，蔡雅兰，刘若雯，李营营，刘峻，刘杨，张珂，马闯，赵继红，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：