[发明专利]利用磁性纳米颗粒固定化邻苯二甲酸二丁酯降解菌的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用磁性纳米颗粒固定化邻苯二甲酸二丁酯降解菌的方法及应用，所述制备方法及应用包括：利用多巴胺的聚合反应对四氧化三铁磁性纳米颗粒进行表面修饰，获得固定化载体复合物；对邻苯二甲酸二丁酯降解菌进行固定，获得固定化菌剂；考察固定化菌剂对邻苯二甲酸二丁酯的降解效率，其可在6d内将1000mg/L的DBP降解完全，相较于未固定化菌株降解效率提高25.68％；在曝气条件下可被磁铁有效吸附回收，并保持99.69％以上的DBP降解活性。本发明方法简单、节能环保，为污水中DBP的降解去除和功能菌剂的回收再利用提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及邻苯二甲酸二丁酯降解技术领域，具体涉及一种利用磁性纳米颗粒固定化邻苯二甲酸二丁酯降解菌的方法及应用。

背景技术

邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)是应用最为广泛的增塑剂，已被美国环境保护局列为优控污染物。人类长期暴露于DBP可导致多发性神经炎、脊髓神经炎和多发性脑神经炎。DBP常用于各类日常用品，包括塑料制品、化妆品、个人护理产品、油漆、杀虫剂和医疗产品，因此，人类生活产生了大量含有DBP的废弃物。由于DBP与聚合物的结合方式为物理结合而非化学结合，因此很容易从废弃物中释放。而DBP具有低水溶性和高辛醇/水分配系数，其在自然环境中相当稳定。目前，DBP已被证明普遍存在于河水、海水、土壤、沉积物和生物群中。

污水是DBP进入环境的一条重要途径。目前城市污水处理厂采用的处理工艺是一级物化处理和二级生物处理，其中二级生物处理主要发生在曝气池内，对有机物的降解去除效果较好。由于生长环境反差大，实验室所获DBP降解菌在实际处理工艺中很难发挥预期降解效果，因此增强功能菌在实际应用中的耐受性和稳定性具有十分重要的意义。

微生物固定化技术是使优势微生物固定在载体上，使其高度密集并保持其生物活性。当微生物固定化技术应用于污水处理中时，可使污水处理系统的专一性、耐受性增强，微生物本身对外部条件的适应范围会变得更宽泛，处理效果更加稳定。因此，可以通过微生物固定化技术来增强功能菌的耐受性和稳定性。相较于常规固定化载体，四氧化三铁纳米粒子具有表面积大，机械强度高，生物兼容性高等特征，而四氧化三铁特有的磁性有助于功能菌的固定、回收分离和重复利用。

发明内容

本发明针对游离邻苯二甲酸二丁酯降解菌在污水处理中的应用问题，提供一种利用磁性纳米颗粒固定化邻苯二甲酸二丁酯降解菌的方法及应用。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：

一种利用磁性纳米颗粒固定化邻苯二甲酸二丁酯降解菌的方法，包括以下步骤：

1)称取四氧化三铁纳米颗粒置于Tris-HCl缓冲液中，超声，再加入多巴胺，反应，用超强磁铁分离复合材料(PD-IONPs)，用无菌水清洗去除未反应的多巴胺，得到聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米粒子复合材料；

2)将步骤1)得到的聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米粒子复合材料用MSM培养基配制聚多巴胺修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒溶液，加入到邻苯二甲酸二丁酯降解菌溶液中，摇床固定化后，用超强磁铁进行磁分离，得到固定化菌剂。

步骤1)中，所述的四氧化三铁纳米颗粒和多巴胺的质量比为1：0.7～1.3，进一步优选为1：0.9～1.1，最优选为1：1。

所述的四氧化三铁纳米颗粒的质量、Tris-HCl缓冲液的体积之比为10mg：7～13mL，进一步优选为10mg：9～11mL，最优选为10mg：10mL。

所述的Tris-HCl缓冲液的pH为8～9，进一步优选，所述的Tris-HCl缓冲液的pH8.5，浓度为10mM，即10mmol/L。

超声10～50min，进一步优选，超声20～40min，最优选，超声30min。