[发明专利]一种胞外高聚物生物吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胞外高聚物生物吸附剂的制备方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

核燃料的开采与加工、核反应堆的泄漏、核废物的回收再处理等产生大量的放射性物质。放射金属元素进入环境后会造成大气、水和土壤污染，显著改变生物圈中各生态系统的平衡，造成自然生态环境破坏，最终在某些生物环节如食物链内大量富集。但因具有很高的稳定性和难降解性其寿命长、代谢难，长期在体内累积，可引起慢性内照射放射病，严重影响人类和下一代的生存。

目前，对含有放射性金属离子废水常用的处理方法有吸附分离法、膜分离法、离子交换法等，这些方法在处理放射性金属离子含量低于100mg/L的废水时都存在一定的缺陷，如工艺复杂、成本费用高、平衡时间长、产生二次污染等问题。在实际情况下，各种废水中放射金属离子的浓度一般都较低，因而寻找高效廉价的低浓度放射性金属离子吸附剂成为迫切需要解决的问题。

胞外生物高聚物是微生物在发酵过程中分泌的生物高分子物质，主要包括蛋白质、糖类、脂类、纤维素、氨基酸的均聚物、DNA等物质，高聚物中含有丰富的活性官能团(如羟基、氨基、羧基等)，对不同类型金属离子表现出强烈的亲和性，对一些金属离子有很强的吸附能力，属于天然有机高分子物质，它安全无毒，具有可生化性，易被微生物降解，无二次污染。

周维芝等对深海适冷菌Pseudoalteromonas sp.SM9913分泌的胞外多糖(EPS)对Pb(II)和Cu(II)吸附性能进行了研究，熊芬等研究了烟曲霉胞外生物高聚物对Pb(II)的吸附，本发明从土著菌中筛选出的蜡样芽胞杆菌来源易得，用啤酒废水做碳源，廉价碳源的使用，大大降低培养成本，可控培养简单，产出率高，并且对放射性金属离子具有较高的吸附容量。目前啤酒废水做碳源培养蜡样芽胞杆菌制备胞外高聚物用于放射性金属离子吸附分离的吸附剂尚未有报道。

发明内容

本发明用啤酒废水取代传统培养基中的葡萄糖做碳源，培养蜡样芽胞杆菌制备胞外生物高聚物作为生物吸附剂。所制备吸附剂用于快速吸附去除水环境中的Ce(IV)和Cs(I)两种放射性金属离子。

技术方案

1、将蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)接种到种子培养基中，所述的种子培养基是由以下组分组成：葡萄糖20g，KH₂PO₄2g，K₂HPO₄5g，(NH₄)₂SO₄0.2g，NaCl 0.1g，脲0.5g，酵母膏0.5g，蒸馏水1L；控制所述的种子培养基的pH值为7.0-8.0；

2、调整步骤1中已经接种Bacillus cereus的种子培养基至25-30℃，振荡培养40-50h，得到Bacillus cereus的种子培养液。

3、将步骤2得到的种子培养液3.0mL接种于50mL啤酒废水发酵培养基中，所述的已经灭菌好的啤酒废水发酵培养基是由以下组分组成：啤酒废水(COD_cr为4000-5000mg·L^-1)1L，KH₂PO₄2g，K₂HPO₄5g，(NH₄)₂SO₄0.2g，NaCl 0.1g，脲0.5g，酵母膏0.5g，蒸馏水1L，控制所述的啤酒废水发酵培养基的pH值为7.0-8.0。

4、调整步骤3中已经接种Bacillus cereus的发酵培养基至25-30℃，振荡培养60-72h，控制摇床转速150-160r/min，得到发酵液。

5、将步骤4得到的发酵液放入离心机中除去菌体，控制离心机的转速为5000-5500r/min，离心5-10min，得到上清液。

6、将步骤5得到的上清液旋转蒸发浓缩至原体积的1/5，向上述浓缩液中加入3倍体积冷无水乙醇，然后在4℃冰箱放置24小时，随后以5000-6000r/min，离心15-20min，然后收集沉淀。

7、将步骤6收集到的沉淀物用无水乙醇洗涤2次，再用丙酮洗涤2次，随后冷冻干燥24-48小时，得到胞外高聚物生物吸附剂。