[发明专利]一种功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于铀矿冶含铀废水的生物吸附处理领域，具体涉及一种新型功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法，及其在含铀废水处理中的应用。

背景技术

根据核军工的战略需求和核电发展规划，为了满足核军工和核电对天然铀日益增长的需求，我国仍将加大铀矿开采和选冶的力度，与此同时，在铀矿开采和选冶过程中产生的含铀废水也会日益增多。据不完全统计，我国南方某铀矿山每年产生的矿坑水达300000t之多，再加上铀尾矿库浸渍水和铀矿堆浸工艺废水，每年产生的含铀废水量将更大。然而，以目前的工艺条件、技术和方法，在铀矿冶过程中最终的排出废水中仍然含铀0.1~0.2mg/L，是我国国家规定的允许排放浓度的50~125倍，更是天然水体中铀的浓度的4000~10000倍。这些排放的含铀废水如果没得到妥善处理，进入生态环境后将改变其环境本底辐射而致使物种基因畸变，对人类生态环境造成一定的威胁。因此，铀矿冶含铀废水修复是一个亟待研究解决的重大而紧迫的科技问题。

与传统的物理-化学修复法相比，生物修复法具有效率高、成本低、耗能少、无二次污染物等优点，吸引了众多学者进行了大量研究，并取得了很多可喜的研究成果，它利用生物体的生命代谢活动降低铀矿冶含铀废水中铀的浓度或使其完全无害化，使其部分或完全恢复到原始状态。但是，很多生物在修复铀矿冶含铀废水时，由于其对辐射比较敏感，因此它们修复含铀废水的能力受到较大限制。

耐辐射奇球菌（DeinococcusRadiodurans，简称DR菌）是迄今为止地球上发现的辐射抗性最强的生物之一，能够在60Gy/h的环境中正常生长，而且能在超过15kGy的急性γ辐照环境下不出现致死或发生诱变，一直倍受核环境工程界的广泛关注和重视。然而，目前国内外开展DR菌修复低浓度铀污染水体的研究鲜有报道。另外，DR菌在含铀废水溶液中容易以悬浮态生长，菌体与水的密度差较小，难于与水分离，导致其影响修复铀矿冶含铀废水的实际效果。迄今为止，虽然偶有报道耐辐射奇球菌的固定化研究，但所采用的固定化材料主要是海藻酸钙、海藻酸钠等天然高分子凝胶载体，以及聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)等有机合成高分子凝胶载体，这些载体水溶性大、化学稳定性差、机械强度不佳，同时，所固定的DR菌易于脱落，耐冲击性不佳，从而使得其实际应用受到限制，与实际工程应用的要求差距较大。

磁性纳米Fe₃O₄粒子具有比表面积大、表面自由能高和较强的超顺磁性，而且纳米Fe₃O₄粒子含有交替排列着的Fe²⁺和Fe³⁺，电子很容易在电场下从Fe²⁺跃迁到Fe³⁺，具有很好的生物相容性，表面功能化后的磁性纳米Fe₃O₄粒子能在不破坏生物活性的前提下，与生物表面的活性基团相互作用（如-NH₂、-COOH、-OH等活性基团），因此功能化磁性纳米Fe₃O₄粒子将成为DR菌固定化载体的最佳选择。

采用功能化磁性载体对DR菌进行磁性固定化，不仅能够明显提高DR菌的化学稳定性和机械强度，从而大大提高DR菌修复铀矿冶含铀废水的效能，而且可以解决传统生物吸附剂修复含铀废水后的回收再生问题。

发明内容

本发明的目的是尝试将功能化固定方法与磁性技术相结合，提供一种新型功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法，并将其应用于含铀废水处理中。

本发明提供的新型功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法，是采用有机试剂对磁性纳米Fe₃O₄粒子进行表面酰氯功能化，以此作为DR菌固定化载体，与二乙烯三胺化学修饰的DR菌进行磁性固定化，得到一种耐辐射性能好、成本低廉、化学稳定性强、机械强度高并且对铀吸附效果好的新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂。并将获得的新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂应用于含铀废水的吸附试验中，通过调节吸附剂的投入量、铀标准溶液的浓度、溶液的pH值和吸附时间等因素，考察新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂吸附含铀废水中铀（VI）的效果。

具体步骤如下：

（1）DR菌的扩培与DR菌体的制备