腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法技术

本发明专利技术公开了腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法，包括以下材料和试剂；

【技术实现步骤摘要】
腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法


[0001]本专利技术涉及生物工程
，具体为腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法。

技术介绍

[0002]由于铀的半衰期很长，长达几十亿年，如果将具有放射性的废水不做任何处理直接排放到环境中，在其衰变过程中发出的辐射能量会对环境中成不可估量的危害。此外，铀是重金属，沉积在土壤中会造成重金属污染，影响植物生长，富集在动物体内会造成动物重金属中毒，并且铀元素在细胞内还能取代其他元素参与微生物的代谢，使微生物遗传信息发生改变。
[0003]铀属于变价金属，在环境中主要以U(VI)存在，赋存形态主要有UO
22+
、(UO)2CO3、UO2(OH)
+
等，传统的物理化学等处理方法不仅效果差强人意，再处理时容易造成二次污染，而且成本高，故本专利技术推出了腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法用来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)的方法，解决了上述
技术介绍
提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)方法，
[0006]包括以下步骤：
[0007]步骤一：准备材料和试剂；
[0008]①
腐败希瓦氏菌；
[0009]②
二氧化钛矿物电极；
[0010]③
牛肉膏、蛋白胨、酵母粉、硫酸铵、无水硫酸镁、乳酸钠、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、氯化钾、环氧树脂胶、过氧化氢、硫酸、丙酮、N
‑2‑
羟乙基哌嗪
‑
N
’‑2‑
乙磺酸(HEPES)、偶氮胂Ⅲ、硝酸铀、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、无水乙醇；
[0011]④
1g/L铀标准溶液：准确称取1g UO2(NO3)2放入100mL烧杯中，加10mL盐酸(密度约1.19g/mL)，3mL过氧化氢(30％)，两滴硝酸(密度约1.42g/mL)，盖上表面皿，混匀，放置3min后，在恒温磁力搅拌器上加热至药品完全溶解，待冷却后，转入1000mL容量瓶中，加0.1mol/L的NaCl溶液稀释至刻度，摇匀，作为储备液；
[0012]⑤
100mg/L铀溶液：用0.1mol/L的NaCl溶液稀释1g/L的铀标准溶液至100mg/L即可；
[0013]⑥
500mg/L偶氮胂Ⅲ溶液：于100mL烧杯中准确称取0.125g偶氮胂Ⅲ，加水溶解后，将溶液转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀；
[0014]⑦
0.05mol/L Na2EDTA溶液：准确称取10g Na2EDTA溶解到100mL水中，然后转移至
500mL容量瓶中，定容，混匀备用；
[0015]步骤二：实验装置搭建；
[0016]①
实验装置采用电化学双室装置，该装置由阳极室和阴极室构成，除光入射孔为石英玻璃外，其余部分均为有机玻璃，两室通过螺栓进行固定，每个室顶部有3个小孔，一大两小，大孔为电极及导线接口，两个小孔分别为补料和取样口，阴阳两极室之间由质子膜隔开，质子膜与两极室之间分别夹有硅胶垫用来保持密封性，阳极室接种微生物并使用厌氧培养基培养，阴极室填充0.1mol/L KCl溶液作为电解质溶液，两电极通过导线与外电路连接，用环氧树脂胶固定并密封连接处，电极材料与质子膜均需要预处理；
[0017]②
阳极电极，阳极电极为碳布电极，将碳布裁剪成2.5cm
×
3cm大小，将导线连接到碳布上，并且在裸露的导线处涂上一层导电胶，以防止在发生反应时遭到腐蚀，制备好的电极先烘干或自然晾干，然后依次用1mol/L HCl和1mol/L NaOH浸泡1h，再用去离子水冲洗2
‑
3次，灭菌后放到无菌操作台上备用；
[0018]③
阴极电极，阴极电极为ITO导电玻璃，尺寸为2.5cm
×
3cm，使用需要预处理，依次用丙酮、无水乙醇、蒸馏水分别超声震荡20min，再用蒸馏水冲洗2
‑
3次，使用电极夹将导电玻璃与外电路连接，然后放到无菌操作台上备用；
[0019]④
质子膜，使用前需要进行预处理；首先在5％(v/v)H2O2水溶液中煮1h，用来除去膜中的有机杂质，经过反复冲洗后再用1.0mol/L的H2SO4溶液中煮沸1h，让质子膜完全转变为H
+
型；用水冲去多余的H2SO4后，再将膜放在去离子水中煮1h，再用去离子水反复漂洗4
‑
5次，以除去膜中残留的H2SO4，最后将处理好的质子膜浸泡在常温的去离子水中保存，需要注意的是质子膜不能灭菌，不能用酒精处理；每次使用后，用自来水清洗膜表面的沉积物，然后于80℃的水浴中保温1h，重新用水清洗，直到将膜表面的沉积物清洗干净，清洗完毕的质子膜放在1mol/L的NaCl溶液中保存；
[0020]⑤
活化培养基采用LB固体培养基(牛肉膏3g/L、蛋白胨10g/L、NaCl 5g/L，琼脂20g/L,初始pH值7.0)，将冷藏保存的菌株接种到活化培养基的斜面上，于30℃的恒温培养箱中培养3
‑
4天，作为实验菌种备用。实验过程需要厌氧环境，需要在双室中加入厌氧培养基，厌氧培养基组成为：乳酸钠10mmol/L、酵母粉1g/L、NaCl 0.46g/L、硫酸铵0.26g/L、无水硫酸镁0.01g/L、HEPES 20mmol/L；
[0021]步骤三：开始实验；
[0022]①
将上述菌种首先接种在LB培养基中，于30℃，120rpm条件下培养24h；
[0023]②
在无菌环境中，将
①
中培养液接种到阳极室的厌氧培养基中，添加电子穿梭体蒽醌
‑2‑
磺酸钠(AQS)，考察AQS对腐败希瓦氏菌去除U(VI)的影响；
[0024]③
在阳极室不接种希瓦氏菌，阴极室进行二氧化钛光催化条件下，添加5％的甲醇到阴极室作为空穴捕获剂，考察其对二氧化钛光催化去除U(VI)的影响；
[0025]④
在阳极室接种腐败希瓦氏菌，阴极室进行二氧化钛光催化，研究两者协同作用对U(VI)去除的影响；
[0026]⑤
U(VI)浓度的测定方法采用分光光度法，去除率按以下公式计算：
[0027][0028]式中：C0‑‑‑
实验开始前U(VI)浓度，mg/L；
[0029]C
t
‑‑‑
t时刻U(VI)浓度，mg/L；
[0030]C
a
‑‑‑
装置吸附的U(VI)浓度，mg/L；
[0031]步骤四：得出结论；
[0032]①
腐败希瓦氏菌对U(VI)具有较好的去除效率，在电子穿梭体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：准备材料和试剂；
①
腐败希瓦氏菌；
②
二氧化钛矿物电极；
③
牛肉膏、蛋白胨、酵母粉、硫酸铵、无水硫酸镁、乳酸钠、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、氯化钾、环氧树脂胶、过氧化氢、硫酸、丙酮、N
‑2‑
羟乙基哌嗪
‑
N
’‑2‑
乙磺酸(HEPES)、偶氮胂Ⅲ、硝酸铀、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、无水乙醇；
④
1g/L铀标准溶液：准确称取1g UO2(NO3)2放入100mL烧杯中，加10mL盐酸(密度约1.19g/mL)，3mL过氧化氢(30％)，两滴硝酸(密度约1.42g/mL)，盖上表面皿，混匀，放置3min后，在恒温磁力搅拌器上加热至药品完全溶解，待冷却后，转入1000mL容量瓶中，加0.1mol/L的NaCl溶液稀释至刻度，摇匀，作为储备液；
⑤
100mg/L铀溶液：用0.1mol/L的NaCl溶液稀释1g/L的铀标准溶液至100mg/L即可；
⑥
500mg/L偶氮胂Ⅲ溶液：于100mL烧杯中准确称取0.125g偶氮胂Ⅲ，加水溶解后，将溶液转移至250mL容量瓶中，定容，摇匀；
⑦
0.05mol/L Na2EDTA溶液：准确称取10g Na2EDTA溶解到100mL水中，然后转移至500mL容量瓶中，定容，混匀备用；步骤二：实验装置搭建；
①
实验装置采用电化学双室装置，该装置由阳极室和阴极室构成，除光入射孔为石英玻璃外，其余部分均为有机玻璃，两室通过螺栓进行固定，每个室顶部有3个小孔，一大两小，大孔为电极及导线接口，两个小孔分别为补料和取样口，阴阳两极室之间由质子膜隔开，质子膜与两极室之间分别夹有硅胶垫用来保持密封性，阳极室接种微生物并使用厌氧培养基培养，阴极室填充0.1mol/L KCl溶液作为电解质溶液，两电极通过导线与外电路连接，用环氧树脂胶固定并密封连接处，电极材料与质子膜均需要预处理；
②
阳极电极，阳极电极为碳布电极，将碳布裁剪成2.5cm
×
3cm大小，将导线连接到碳布上，并且在裸露的导线处涂上一层导电胶，以防止在发生反应时遭到腐蚀，制备好的电极先烘干或自然晾干，然后依次用1mol/L HCl和1mol/L NaOH浸泡1h，再用去离子水冲洗2
‑
3次，灭菌后放到无菌操作台上备用；
③
阴极电极，阴极电极为ITO导电玻璃，尺寸为2.5cm
×
3cm，使用需要预处理，依次用丙酮、无水乙醇、蒸馏水分别超声震荡20min，再用蒸馏水冲洗2
‑
3次，使用电极夹将导电玻璃与外电路连接，然后放到无菌操作台上备用；
④
质子膜，使用前需要进行预处理；首先在5％(v/v)H2O2水溶液中煮1h，用来除去膜中的有机杂质，经过反复冲洗后再用1.0mol/L的H2SO4溶液中煮沸1h，让质子膜完全转变为H
+
型；用水冲去多余的H2SO4后，再将膜放在去离子水中煮1h，再用去离子水反复漂洗4
‑
5次，以除去膜中残留的H2SO4，最后将处理好的质子膜浸泡在常温的去离子水中保存，需要注意的是质子膜不能灭菌，不能用酒精处理；每次使用后，用自来水清洗膜表面的沉积物，然后于80℃的水浴中保温1h，重新用水清洗，直到将膜表面的沉积物清洗干净，清洗完毕的质子膜放在1mol/L的NaCl溶液中保存；
⑤
活化培养基采用LB固体培养基(牛肉膏3g/L、蛋白胨10g/L、NaCl 5g/L，琼脂20g/L,初始pH值7.0)，将冷藏保存的菌株接种到活化培养基的斜面上，于30℃的恒温培养箱中培
养3
‑
4天，作为实验菌种备用。实验过程需要厌氧环境，需要在双室中加入厌氧培养基，厌氧培养基组成为：乳酸钠10mmol/L、酵母粉1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏红福，刘明学，刘泽灵，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：