[发明专利]超顺磁性纳米颗粒原位吸附分离-固定化红球菌生物脱硫工艺

摘要

本发明涉及一种利用超顺磁性纳米颗粒原位吸附分离-固定化红球菌进行微生物催化脱硫的新工艺：首先制备油酸铵修饰的超顺磁性Fe₃O₄纳米颗粒水基磁流体，将少量的磁流体加入到脱硫微生物细胞(红平红球菌LSSE8-1)高密度培养发酵液中，充分混合后用外加磁场分离得到磁性固定化细胞，用于油品的微生物脱硫。红球菌是最具代表性的生物脱硫菌株，由于其代谢底物的多样性被广泛用于生物转化、生物降解等方面，具有广阔的工业应用前景。该方法能够从细菌高密度培养液中直接分离细胞，比常规离心分离法大大节省时间和功率；磁性固定化细胞具有与游离细胞相同的高脱硫活性，并且可以多次重复使用；该固定化细胞，具有超顺磁性，在外加磁场下，分离迅速、方便。磁性纳米颗粒原位吸附分离-固定化细胞生物脱硫工艺简单，细胞分离回收快速，生产成本低，易于在工业上应用。

主权项

1. 一种利用超顺磁性纳米颗粒原位吸附分离-固定化红球菌生物脱硫工艺，包括如下的步骤：(1)水基磁流体的制备采用共沉淀法制备：在盛有400mL蒸馏水的1升搅拌式反应器中按Fe3+：Fe2+物质的量之比为2∶1的比例加入三氯化铁和氯化亚铁，在氮气保护下升温到85℃至90℃，倾入过量浓氨水溶液，并滴加油酸，继续恒温30min；冷却至室温，产物用磁铁分离后，经去离子水反复清洗，得到黑色团块状磁性Fe3O4凝胶体；加入去离子水，在搅拌下升温至50℃，加入浓氨水数滴，凝胶溶解形成磁性液体；其中表面化学修饰的磁性Fe3O4纳米粒子稳定分散在水中，即水基磁流体；(2)脱硫微生物细菌的高密度培养取0. 5mL甘油保存的红平红球菌LSSE8-1菌株(Rhodococcuserythropolis LSSE8-1，CGMCC No.0643)，加入到体积为20～50mL的培养基中，在30℃，170r/min的条件下培养1～2天后；再将培养后的R.erythropolis LSSE8-1菌株接种至更大规模的培养基体系中，摇床或发酵罐培养2～3天，制得R.erythropolis LSSE8-1的发酵液；所用培养基的组成为每升水中含有2.44g KH2PO4，14.03gNa2HPO4·12H2O，0.4gMgCl2·6H2O，0.001g CaCl2·2H2O，0.001gFeCl3·6H2O，0.004g MnCl2·4H2O，10g甘油和2.00g NH4Cl；硫源为二苯并噻吩或二甲基亚砜，浓度为0.1～0.5mmol/L；(3)超顺磁性纳米颗粒原位吸附分离-固定化微生物细胞取一定体积的细菌发酵培养液，加入少量磁流体，使磁颗粒与细胞干重之间的比值为1/20～1/400(g/g)，充分混合均匀，通过外加磁场进行收集，并倾去上清液，实现了脱硫微生物细胞的原位吸附分离-固定化，得到赋磁性细胞；(4)赋磁性细胞脱除油品中的含硫化合物在磁性固定化细胞中，加入含硫油相和水相，进行脱硫反应。油水相体积之比为：10/90～95/5，最优值为：20/80～80/20；每隔一定时间取样，检测上层油相中的含硫量；所述水相为生理盐水、pH＝6～7的磷酸盐缓冲溶液或细菌培养基；所述油相为汽油、煤油、柴油、或模拟油相；(5)赋磁性细胞的回收分离及重复利用上述脱硫反应完成后，在外加磁场的作用下，分离收集赋磁性细胞；油水相采用常用的液液分离手段分离；在回收的赋磁性细胞中重新加入水相和油相，进行重复脱硫反应。