[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

摘要

本发明提供一种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。首先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，制备得到一种功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂，并将其应用于含铀废水的吸附中。本发明所得的新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂，具有耐辐射性能好、成本低廉、化学稳定性强、机械强度高并且对铀吸附效果好等优点。同时，本发明所采取的方法简单、易于磁性控制，且能使浓度为0.45~0.55mg/L的低浓度含铀废水中的含铀量下降95%以上。

主权项

一种功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法，其特征在于，首先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，再与二乙烯三胺化学修饰的DR菌进行磁性固定化，得到一种功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂，具体步骤如下：（1）DR菌的扩培与DR菌体的制备首先将固定耐辐射奇球菌，简称DR菌，进行活化培养，使用接种环挑取DR菌，并在预先配制好的固体TGY培养基上进行划平板，将划好的平板整体移入30 ℃的恒温振荡培养箱，220 r/min，中培养48 h，随后使用接种环挑取活化培养的DR菌体至装有液体TGY培养基的EP管中，并将接种好的EP管移至30 ℃的恒温振荡培养箱，220 r/min，中扩大培养72 h，待TGY培养基长满菌丝后，将EP管取出，离心收集DR菌体，8000 r/min，10 min，用去离子水洗净，将DR菌体于55 ℃的烘箱中烘干24 h，冷却后使用粉碎机研磨并过150 目的标准筛，收集150 目以下的DR菌体，并将干DR菌体保存于干燥器中备用；（2）化学修饰DR菌取一定质量干燥的DR菌体于250 mL的锥形瓶中，加入50 mL去离子水，再加10 mL 50% 戊二醛溶液，使DR菌体充分溶解，继续加入一定体积的二乙烯三胺，于30 ℃恒温水浴摇床内振荡反应48 h，收集产物后，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤2次，离心收集，8000 r/min，15 min，在45 ℃下真空干燥12 h，制备得到二乙烯三胺修饰DR菌；（3）酰氯功能化磁性纳米Fe₃O₄粒子取50 g磁性纳米Fe₃O₄粒子加入500 mL三口烧瓶中，分别加入100 mL去离子水和50 mL 0.001 mol/L稀HCl溶液，超声分散0.5 h后，将三口烧瓶放在60 ℃ 恒温水浴箱中磁力搅拌2.0 h，N₂保护，并使用0.001 mol/L稀HCl溶液调节体系pH值为4.0，使磁性纳米Fe₃O₄粒子充分活化，再将其装入烧杯置于120 ℃烘箱中烘 8.0 h，除去其表面的水分，并取出置于干燥器中备用；取一定质量活化后的磁性纳米Fe₃O₄粒子，装入500 mL三口烧瓶中，加入150 mL N,N‑ 二甲基甲酰胺溶液进行超声分散1.0 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为6.0，然后向三口烧瓶中逐滴加入4.5 g油酸，将三口烧瓶放在70 ℃油浴中加热回流5.0 h，从而使纳米Fe₃O₄粒子羧基化，再加入一定体积的氯化亚砜，随后在85 ℃油浴中继续加热回流2.0 h，得到酰氯功能化的磁性纳米Fe₃O₄粒子；（4）功能化磁性载体固定DR菌将一定质量的酰氯功能化磁性纳米Fe₃O₄粒子装入500 mL的烧杯中，加入100 mL去离子水，室温下超声分散1.5 h后，使用0.1mol/L 的HCl溶液和NaOH溶液调节体系pH 值为6.0，再向烧杯中加入一定质量的二乙烯三胺修饰DR菌，随后加入50 mL无水乙醇和质量浓度为35% 浓盐酸进行超声分散，使其均匀分散在酰氯功能化磁性纳米Fe₃O₄粒子的悬浮液中，然后将烧杯置于70 ℃的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h，随后使之静止沉降，取上清液，经离心8000 r/min，15 min 后，再分别用无水乙醇和去离子水洗涤3 次，75 ℃真空干燥2.5 h，即得到一种功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂。