一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法技术

本发明专利技术提供一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，包括以下步骤：将希瓦氏菌接种活化进行培养，获得菌液；将所述菌液进行离心，取离心后的菌泥加入到无氧反应缓冲液中，再加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液，得到希瓦氏菌‑纳米硫化亚铁杂合体系；制备含有机污染物的反应缓冲液；将得到的希瓦氏菌‑纳米硫化亚铁杂合体系离心、洗涤后，重新加入到有机污染物的反应缓冲液中，获得有机污染物降解体系；定时取样，高速离心后测不同时间样品中有机污染物的浓度。本发明专利技术利用微生物生物还原力和纳米材料高效催化性的优势互补，在提高单位质量纳米材料处理效率的同时，显著提高了有机化合物的处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法
本专利技术属于生化
，尤其涉及一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法。
技术介绍
近年来，随着工业化程度的加深，含有大量有机染料、各类芳香族化合物、卤代烃等有机污染物的工业废水排放量大大增加，这些污染物普遍具有致畸、致癌、致突变和高毒性，并具有良好的生物蓄积性和持久性，从而对生态环境和人体健康造成严重威胁。因此，建立一种高效、持久的有机污染物降解方法意义重大。有机废水传统的处理方法主要包括膜分离法、萃取法、吸附法等物理方法，电化学法、催化还原法、高级氧化法等化学方法，以及好氧、厌氧、生物吸附等生物处理法。物理方法虽然方法简单且成本低，但无法高效去除污染物，往往用于废水的预处理；化学方法反应快，污染物去除效果好但是消耗严重、合成条件复杂且容易造成水体的二次污染。相比而言，微生物可以利用废水中原有底物的能量对污染物进行还原脱毒，这不仅减少了水体中的有机污染物同时还可以通过生物代谢降低水体中的营养物质，从另一方面来说也减少了能耗，并且更加绿色环保不会产生大量副产物。但是生物方法也存在一些问题，比如有机污染物的难降解和生物毒性限制了生物方法的降解效率。而在新兴起的纳米材料催化剂领域，纳米硫化亚铁由于催化效率高、还原性强被广泛应用于废水处理。目前微生物-纳米材料杂合体系处理有机污染物大多使用纳米钯、金等贵金属材料，或者在合成复合材料后通过光催化等反应降解污染物，它们往往存在材料成本高、反应能耗大、反应条件复杂等问题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，结合电活性微生物希瓦氏菌代谢产生电子及跨膜电子传递的特质实现了纳米硫化亚铁的生物制备和降解过程中纳米铁硫化物材料的不断再生，利用微生物生物还原力和纳米材料高效催化性的优势互补，在提高单位质量纳米材料处理效率的同时，显著提高了有机化合物的处理效率。本专利技术的技术方案为：一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，包括以下步骤：步骤(1)将希瓦氏菌接种活化进行培养，获得菌液；步骤(2)将所述步骤(1)得到的菌液进行离心，取离心后的菌泥加入到无氧反应缓冲液中，再加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液，置于摇床中培养，得到希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；步骤(3)在反应缓冲液中加入营养物质和不同有机污染物，获得含有有机污染物的反应缓冲液；步骤(4)将所述步骤(2)得到的希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系离心、洗涤后，重新加入到所述步骤(3)含有有机污染物的反应缓冲液中，获得有机污染物降解体系，置于摇床中培养；步骤(5)定时在所述步骤(4)的有机污染物降解体系中取样，高速离心后测不同时间样品中有机污染物的浓度。上述方案中，所述步骤(1)中获得的菌液浓度OD600值为0.5-4。上述方案中，所述步骤(2)无氧反应缓冲液中希瓦氏菌终浓度OD600值为0.05-5。上述方案中，所述步骤(2)中水溶性三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或柠檬酸铁，水溶性硫源盐为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、低硫酸钠或硫酸钠。上述方案中，所述步骤(2)反应缓冲液中水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液的终浓度大于50μM。上述方案中，所述步骤(2)所述培养的条件为：时间大于5h，转速50-300rpm，温度4-37℃。上述方案中，所述步骤(3)中加入的营养物质包括乳酸盐、甲酸盐、乙酸盐、丙酮酸盐或多种混合营养物质。上述方案中，所述步骤(4)杂合体系重悬后希瓦氏菌终浓度为OD600＝0.05-5。上述方案中，所述步骤(4)中摇床培养温度为4-37℃，转速为50-300rpm。上述方案中，步骤(2)-步骤(5)的实验环境均需控制在厌氧环境下。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术构建希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系，希瓦氏菌代谢产生的胞内电子通过跨膜电子传递机制转移至胞外的纳米铁硫化物催化剂，还原降解污染物产生的三价铁至二价铁，实现胞外硫化亚铁不断再生，通过将生物还原力和纳米硫化亚铁的强催化性的优势相结合，降低了纳米材料损耗，实现了对有机污染物的高效持久降解。附图说明图1为希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系降解有机污染物的示意图；图2为希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系构建过程中二价铁变化过程；图3为希瓦氏菌以及希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系SEM表征图；图4为生物合成纳米硫化亚铁EDS表征图；图5为希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系降解甲基紫效果图，其中包括希瓦氏菌、生物合成纳米硫化亚铁、希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；图6(a)为希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系降解硝基酚效果图，其中包括希瓦氏菌、生物合成纳米硫化亚铁、不同条件合成的希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；(b)为希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系与生物合成纳米硫化亚铁对照组在降解硝基酚过程中二价铁的变化。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术进行具体描述,其目的在于更好的理解本专利技术的技术内涵,但是本专利技术的保护范围不限于以下的实施范围。一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，包括以下步骤：步骤(1)将希瓦氏菌接种活化进行培养，获得菌液；步骤(2)将步骤(1)得到的菌液进行离心，取菌泥加入到无氧反应缓冲液中，再加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液，置于摇床中培养，得到希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；步骤(3)在反应缓冲液中加入营养物质和不同有机污染物，获得含有一定浓度的污染物的反应缓冲液；步骤(4)将步骤(2)得到的希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系离心、洗涤后，重新加入到步骤(3)中含有有机污染物的反应缓冲液中，获得新的有机污染物降解体系，置于摇床中；步骤(5)定时在所述步骤(4)的有机污染物降解体系中取样，高速离心后测不同时间样品中污染物的浓度；优选的，步骤(1)所述希瓦氏菌的培养条件是温度4-37℃、震荡转数50-300rpm、菌液至OD600＝0.5-4停止培养。优选的，步骤(1)所述希瓦氏菌为奥奈达希瓦氏菌(ShewanellaoneidensisMR-1)，购自ATCC美国模式菌种保藏中心，菌种编号ATCC700550。优选的，步骤(2)所述反应缓冲液是将经厌氧处理的LB液体培养基和M9培养基以体积比为20:80-1:99混合，并加入终浓度为0.1-50mM的乳酸钠。优选的，步骤(2)所述离心的条件为3000-7000rpm，时间4-10min。优选的，步骤(2)所述反应缓冲液中希瓦氏菌终浓度达到OD600值为0.05-5。优选的，步骤(2)所述缓冲液中水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液的终浓度均大于50μM；水溶性三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁或柠檬酸铁等，所述水溶性硫源盐为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、低硫酸钠或硫酸钠等。优选的，步骤(2)所述培本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤(1)将希瓦氏菌接种活化进行培养，获得菌液；/n步骤(2)将所述步骤(1)得到的菌液进行离心，取离心后的菌泥加入到无氧反应缓冲液中，再加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液，置于摇床中培养，得到希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；/n步骤(3)在反应缓冲液中加入营养物质和不同有机污染物，获得含有有机污染物的反应缓冲液；/n步骤(4)将所述步骤(2)得到的希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系离心、洗涤后，重新加入到所述步骤(3)含有有机污染物的反应缓冲液中，获得有机污染物降解体系，置于摇床中培养；/n步骤(5)定时在所述步骤(4)的有机污染物降解体系中取样，高速离心后测不同时间样品中有机污染物的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)将希瓦氏菌接种活化进行培养，获得菌液；
步骤(2)将所述步骤(1)得到的菌液进行离心，取离心后的菌泥加入到无氧反应缓冲液中，再加入水溶性三价铁盐溶液和水溶性硫源盐溶液，置于摇床中培养，得到希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系；
步骤(3)在反应缓冲液中加入营养物质和不同有机污染物，获得含有有机污染物的反应缓冲液；
步骤(4)将所述步骤(2)得到的希瓦氏菌-纳米硫化亚铁杂合体系离心、洗涤后，重新加入到所述步骤(3)含有有机污染物的反应缓冲液中，获得有机污染物降解体系，置于摇床中培养；
步骤(5)定时在所述步骤(4)的有机污染物降解体系中取样，高速离心后测不同时间样品中有机污染物的浓度。


2.根据权利要求1所述的基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，其特征在于，所述步骤(1)中获得的菌液浓度OD600值为0.5-4。


3.根据权利要求1所述的基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，其特征在于，所述步骤(2)无氧反应缓冲液中希瓦氏菌终浓度OD600值为0.05-5。


4.根据权利要求1所述的基于生物纳米杂合体系的有机污染物降解方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍阳春，杨雪瑾，王兴强，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32