[发明专利]一种提高细菌重金属吸附能力的修饰方法、吸附剂及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及重金属水体污染修复领域，具体涉及一种在细菌菌体表面修复官能团的方法，将修饰后的菌体制备成的细菌吸附剂能够快速、高效地去除水体中重金属。

背景技术：

众所周知，水资源是生物生存最重要的资源之一，然而，随着工业的快速发展，水污染愈发严重。其中，重金属污染是水污染最严重的问题之一。重金属水污染主要来源于各种各样的工业废水废弃物的排放，例如采矿业、冶金业、冶炼业、电镀、以及陶瓷、电器、农药生产等，在这些工业生产过程中向水体排放了大量以不同化合物形式存在的铅、镉、铜、铬、镍、汞等有毒有害重金属物质。处理水重金属污染主要包括化学、物理、生物技术。一些比较传统的处理方法例如化学沉淀、离子交换、膜技术、电化学处理、活性炭吸附等，但这些方法在处理过程中存在着产生对较低浓度处理无效如化学沉淀法、费用过高如膜技术以及活性炭吸附等等缺陷。

近年来，利用生物材料处理重金属污染受到了极大的关注，其中一个重要的方法是生物吸附法。利用微生物材料作为重金属吸附剂具有来源丰富、成本低、操作简便、快速、吸附效果好、能重复利用等优点。生物吸附法的一个重要挑战就是寻找能够高效处理污染并且费用低廉的生物材料，另外一个就是利用化学处理或修饰方法处理生物表面，增强其吸附效果。

发明内容：

本发明克服现有技术的不足，提供了一种新的在植物内生细菌表面修饰官能团的方法以及由该方法制备得到的吸附剂和该吸附剂的应用方法，该吸附剂能够有效提高植物内生菌对重金属污染废水中Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的处理效果。本发明操作简单、经济、安全，并能有效处理重金属污染废水。

一种提高细菌重金属吸附能力的修饰方法，包括以下步骤：配制聚烯丙基胺盐酸盐的溶液，调节其pH为碱性，将细菌冻干粉加入到聚烯丙基胺盐酸盐溶液中，搅拌后加入戊二醛，继续搅拌，从而完成对细菌的表面修饰，所述的细菌为植物内生菌Pseudomonas sp.LK9，保藏编号为CCTCC M 2012302。

上述方法中修饰前，将植物内生菌Pseudomonas sp.LK9用LB培养基富集培养12h，离心，用去离子水洗涤2次，用冷冻干燥器冻干至恒重，得细菌冻干粉。

所述聚烯丙基胺盐酸盐溶液浓度为5g/L，调节其pH为9-12。

上述植物内生菌Pseudomonas sp.LK9冻干粉加入量为10g每升聚烯丙基胺盐酸盐溶液。

上述方法中加入戊二醛，使之在溶液中的质量浓度保持在0.25%~0.375%之间。

上述方法中加入戊二醛之前和之后的搅拌时间至少为2h。

一种吸附重金属的微生物吸附剂，是将上述的方法修饰得到的产物冷冻干燥至恒重制备而成的。

上述的吸附重金属的微生物吸附剂处理重金属污染废水时，废水的pH值为2-7。

具体是首先调节重金属污染废水pH，往重金属污染废水中投加所述的微生物吸附剂，震荡后过滤或沉淀收集吸附剂，完成对重金属污染废水的处理。

处理废水中重金属Cu²⁺和/或Pb²⁺时，废水pH值优选为5-6，处理Cd²⁺时，废水pH值优选为6-7。

所述的微生物吸附剂剂量为1g/L重金属废水；微生物吸附剂的吸附时间为5-120min。优选为30-60min。

本发明所述的植物内生菌Pseudomonas sp.LK9，保藏编号为CCTCC M 2012302；并已申请专利，申请号为：201210295180.1。

本发明的原理及优势为：利用戊二醛作为交联剂，将聚烯丙基胺盐酸盐（PAA/HCl）连接到微生物材料植物内生菌Pseudomonas sp.LK9表面上，使其表面带有大量的氨基官能团，从而大大提高其去除重金属能力。与传统的吸附剂相比，本发明的微生物吸附剂具有修饰方法简单，操作简便，对重金属去除效果突出、快速、能重复利用等优点。

附图说明：

图1为不同戊二醛浓度对PAA修饰LK9效果的影响；

图2为本发明吸附剂分别对重金属Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺的吸附量与时间的关系图；

图3为本发明吸附剂与无修饰LK9吸附剂吸附不同浓度重金属Pb²⁺效果对比图；

图4为本发明吸附剂与无修饰LK9吸附剂吸附重金属Cd²⁺效果对比图；