【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤和地下水污染治理，尤其涉及一种含趋磁细菌的生物材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、含铀（u）废水的处理是核工业及环境保护领域的重要课题。随着核能利用的不断扩大，含铀废水，主要来源于铀矿开采、冶炼、核燃料生产等环节，其处理成为保障环境和人类健康的关键。含铀废水中的铀主要以u(vi)形态存在，具有高迁移性和生物累积性，对人体具有化学毒性和放射性毒性，若未经妥善处理直接排放，将对生态环境和公众健康构成重大威胁。
2、当前，含铀废水处理技术主要包括化学沉淀、离子交换、吸附、膜分离和生物处理等方法。化学沉淀法通过添加化学物质使铀元素形成难溶性化合物沉淀；离子交换法利用离子交换树脂吸附铀离子；吸附法利用多孔性吸附剂等快速吸附铀，生物法则利用微生物将可溶性，易迁移的u(vi)还原为不易迁移的u(iv)。生物法处理含铀废水具有环境友好、成本效率高、处理效率高、安全性能高的优点。
3、在铀矿的开采过程中，一个值得注意的现象是铁矿常常伴随着铀矿存在。这种共生的关系导致了在铀矿的开采和后续处理阶段，特别是酸浸过程中，铁元素以不同价态的形式即亚铁离子（fe²⁺）和铁离子（fe³⁺）被释放出来。这些铁离子随后会存在于铀矿开采所产生的废水中，成为废水成分的一部分。
4、因此，含铀废水中经常可以检测到fe离子（包括fe²⁺和fe³⁺）的存在。这些铁离子在废水中的存在对铀的处理和处置带来了一定的影响。一方面，fe²⁺和fe³⁺与铀的六价形态u(vi)（通常以铀酰离子uo2²⁺的形式存在）都是带正电荷的阳
5、另一方面，fe³⁺还具有氧化性，它有可能与铀的四价形态u(iv)发生反应，将不易迁移的u(iv)氧化为更易迁移的u(vi)。这种氧化作用可能导致原本相对稳定且不易释放到环境中的u(iv)再次被释放到废水中，从而增加了铀元素对环境的潜在风险。因此，在处理含铀废水时，需要充分考虑铁离子的存在及其可能带来的影响。
6、趋磁细菌能够同时矿化水中的u(vi)和铁离子（fe2+和fe3+），生成稳定的铀铁混合物和铀磷混合物，生成的产物会自动脱落，容易回收，解决了含铁环境中u(vi)的去除问题。趋磁细菌特殊的矿化功能，可以矿化含铁环境中的u(vi)，由于不是通过还原固定u(vi)的，因此不会发生已经矿化的铀经氧化再释放的问题。
7、但趋磁细菌直接使用或将趋磁细菌简单的负载在载体用于铀废水处理，会导致废水中铀元素的去除效率较低，并且随着废水中铀浓度的增加去除效率快速衰减。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种对含铁环境中u(vi)的去除效率高且随废水中铀浓度增加衰减慢的含趋磁细菌的生物材料；本专利技术还有一个目的在于提供一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法；本专利技术还有一个目的在于提供一种含趋磁细菌的生物材料的应用方法。
2、本专利技术公开一种含趋磁细菌的生物材料，包括：
3、趋磁细菌，所述趋磁细菌为magnetospirillum gryphiswaldense dsm6361；
4、载体，供所述趋磁细菌固定；
5、营养盐层，沉积在所述载体的表面，为所述趋磁细菌提供养分；
6、单宁酸-fe3+层，附着在所述营养盐层的表面。
7、营养盐层为趋磁细菌的生长、繁殖提供必需的营养物质。
8、载体主要用于沉积营养盐层、单宁酸- fe3+层和固定趋磁细菌，载体可以选用陶瓷填料、活性炭、沸石、火山岩、纤维材料、沙子、砾石、玻璃、碳纤维等。
9、单宁酸-fe3+层中fe3+带正电，一方面可以吸附带负电的趋磁细菌（细菌细胞膜的磷脂结构带负电荷），另一方面当废水中u(vi)含量过高而fe3+的含量不足时，单宁酸-fe3+层中的fe3+可以补充不足的fe3+，与u(vi)一起进入趋磁细菌体内，避免过多的u(vi)侵蚀趋磁细菌的细胞，保护趋磁细菌。单宁酸具有杀菌功能，一般与细菌表面的蛋白质、多糖或脂质等结合，从而使细菌的菌体结构发生改变，使得细菌失去生长和繁殖的能力，而趋磁细菌在fe3+的保护下，能够免受单宁酸的侵袭，因此单宁酸不会影响趋磁菌的生长但可以抑制其他杂菌的生长。
10、进一步的，所述载体包括亲水碳纤维。
11、将亲水碳纤维作为载体，具有增强微生物附着能力、易于再生、高比表面积、良好的机械性能、优异的化学稳定性的优点。
12、本专利技术还公开一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，包括以下步骤：
13、s1酸洗：将载体浸泡在酸溶液中清洗，用碱性水溶液清洗至中性，再用水清洗，干燥；
14、s2沉积营养盐层：将清洗后的载体浸泡在营养盐液体中，灭菌，浸泡20-28 h，取出，用水清洗，干燥；
15、s3单宁酸-fe3+层自组装：将沉积营养盐的载体、水、单宁酸和fe3+溶液混合，将混合溶液的ph调节至6.5-7.5，超声反应10-20 min，用水清洗，干燥；
16、s4负载趋磁细菌：将经过步骤s3处理的载体与含趋磁细菌magnetospirillumgryphiswaldense dsm6361的培养基混合，培养，获得如上文所述的含趋磁细菌的生物材料。
17、通过酸洗去除载体表面的杂质，增加载体的孔隙度。
18、进一步的，所述步骤s1中，所述酸溶液为2-3 wt%的硝酸水溶液；所述清洗为超声清洗20-30 min；所述碱性水溶液为2-8 wt%的氢氧化钠水溶液。
19、进一步的，所述步骤s2中，所述营养盐包括：乳酸钠、氯化铵、磷酸氢二钾、硫酸镁、酵母粉、硫代乙醇酸钠、矿物元素混合液；所述矿物元素混合液包括：氨三乙酸、硫酸镁、硫酸锰、氯化钠、硫酸亚铁、硫酸钴、氯化钙、硫酸锌、硫酸铜、硫酸铝钾、硼酸、钼酸钠、氯化镍、亚硒酸钠。
20、进一步的，所述营养盐包括：乳酸钠（含量60wt%）3-7g/l，氯化铵0.5-1.2g/l，磷酸氢二钾0.5-1.5g/l，七水硫酸镁0.1-0.3g/l，酵母粉0.1-0.3g/l，硫代乙醇酸钠0.05-0.15g/l，矿质元素混合液0.5-2ml/l，ph为6.5-7；其中，矿物元素混合液包括：氨三乙酸10-20g/l，硫酸镁25-35g/l，硫酸锰3-8g/l，氯化钠8-12g/l，硫酸亚铁 0.8-1.5g/l，硫酸钴1.5-2.0g/l，氯化钙0.5-1.5g/l，硫酸锌1.5-2.0g/l，硫酸铜0.05-0.15g/l，硫酸铝钾0.1-0.5g/l，硼酸0.05-0.15g/l，钼酸钠0.05-0.15g/l，氯化镍0.1-0.5g/l，亚硒酸钠0.001-0.005g/l。
21、进一步的，所述步骤s2中，所述灭菌为115-12本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含趋磁细菌的生物材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含趋磁细菌的生物材料，其特征在于，所述载体包括亲水碳纤维。
3.一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述酸溶液为2-3 wt%的硝酸水溶液；所述清洗为超声清洗20-30 min；所述碱性水溶液为2-8 wt%的氢氧化钠水溶液。
5.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述营养盐包括：乳酸钠、氯化铵、磷酸氢二钾、硫酸镁、酵母粉、硫代乙醇酸钠、矿物元素混合液；所述矿物元素混合液包括：氨三乙酸、硫酸镁、硫酸锰、氯化钠、硫酸亚铁、硫酸钴、氯化钙、硫酸锌、硫酸铜、硫酸铝钾、硼酸、钼酸钠、氯化镍、亚硒酸钠。
6.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述灭菌为115-125 ℃的温度下灭菌20-40 min。
7.根据权利要求3所述的一种
8.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述含趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense DSM6361的培养基中，所述接种3-7 %的含趋磁细菌106-107个/mL的种子液；在20-35℃，80-140rpm/min的条件下培养20-28 h。
9.一种铀废水清除装置，其特征在于，包括如权利要求3-8中任一项所述的制备方法制备获得的含趋磁细菌的生物材料。
10.根据权利要求9所述的一种铀废水清除装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种含趋磁细菌的生物材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种含趋磁细菌的生物材料，其特征在于，所述载体包括亲水碳纤维。
3.一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述酸溶液为2-3 wt%的硝酸水溶液；所述清洗为超声清洗20-30 min；所述碱性水溶液为2-8 wt%的氢氧化钠水溶液。
5.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述营养盐包括：乳酸钠、氯化铵、磷酸氢二钾、硫酸镁、酵母粉、硫代乙醇酸钠、矿物元素混合液；所述矿物元素混合液包括：氨三乙酸、硫酸镁、硫酸锰、氯化钠、硫酸亚铁、硫酸钴、氯化钙、硫酸锌、硫酸铜、硫酸铝钾、硼酸、钼酸钠、氯化镍、亚硒酸钠。
6.根据权利要求3所述的一种含趋磁细菌的生物材料的制...
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