[发明专利]一株莱茵衣藻耐镉突变体、固定化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物废水处理技术领域，尤其涉及一株莱茵衣藻耐镉突变体、固定化材料及其制备方法与应用。本发明通过正向遗传学的手段随机插入FSD::AphVII::RSD片段到衣藻细胞CC125基因组中，筛选出了耐受高浓度镉的衣藻突变体，突变体进一步经过海藻酸钠联合硅藻土、活性炭固定成胶球。我们得到了耐受高浓度镉的突变体和固定化衣藻的最佳生长条件。经上述条件将突变体固定，我们固定了30mL的凝胶液，然后将胶球放入含有250μM CdCl₂的废水中，胶球可以富集镉，富集效率可达63.41％。

技术领域

本发明属于生物废水处理技术领域，尤其涉及一株莱茵衣藻耐镉突变体、固定化材料及其制备方法与应用。

背景技术

镉是一种稀有金属元素，其氧化态为+1、+2。因镉有韧性和延展性，且耐腐蚀，因此被广泛用于工业生产中，如镍镉电池、镉黄颜料、稳定剂、电镀、合金等行业。20世纪以来，镉的产量持续增加，大量的镉被排放到环境中，而中国是世界上最大的镉金属产区，每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量就达到了680余吨。

镉是人体非必需元素，其半衰期为10～30年，因此吸收入体内的镉会在人体内停留多年时间，产生严重的生物富集作用。100mg的镉即可引起人镉中毒，而长期食用镉污染的食物则会引发痛痛病(即骨癌病)和肾衰竭等多种疾病。因此如何除去环境中的重金属镉至关重要。

涉镉工厂的镉污染物主要通过废水排放到环境中，因此水环境中镉污染的治理是当前面临的重大难题。常用的去除水体镉污染的方法有化学沉淀、离子交换及膜分离等，但这些技术成本高、效率低，甚至会产生二次污染。相对而言，生物修复是一种绿色环保、成本低廉的废水处理技术。生物修复是指通过生物吸附或生物富集作用将重金属从废水中移除的技术。目前用于废水中重金属生物修复的种类繁多，包括微藻、细菌、真菌和酵母等。微藻是广泛存在于自然水体中的微生物，其生长速度快，容易收集，同时微藻细胞表面含有羧基、羟基、氨基、巯基等活性基团，对重金属离子具有高效的吸附作用，是一种优质的的生物吸附材料。然而，目前微藻在含重金属废水处理中的应用中面临以下两个难题：一是自然界中的微藻对重金属的耐受能力差，重金属往往抑制藻类生长。二是现在收集藻类的技术为离心收集，其能耗大，成本高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一株莱茵衣藻耐镉突变体、固定化材料及其制备方法与应用，目的在于解决现有技术中的一部分问题或至少缓解现有技术中的一部分问题。

本发明是这样实现的，一株莱茵衣藻耐镉突变体，该衣藻突变体已保藏至中国典型培养物保藏中心，保藏时间为2021年2月26日，保藏编号为CCTCC M 2021194，株号：DCYF-2菌种名称：衣藻属Chlamydomonas。

本发明还提供了上述的莱茵衣藻耐镉突变体在去除水体中镉离子中的应用。

本发明还提供了上述的莱茵衣藻耐镉突变体在制备用于富集镉离子的试剂或固体材料中的应用。

进一步地，所述固体材料包括固定化材料。

本发明还提供了一种莱茵衣藻耐镉突变体固定化材料，包括将上述的莱茵衣藻耐镉突变体的藻细胞固定于固定化载体中。

进一步地，所述固定化载体包括海藻酸钠、硅藻土及活性炭。

本发明还提供了如上述的固定化材料在镉离子富集，或制备富集镉离子的试剂或材料中的应用。

本发明还提供了一种莱茵衣藻耐镉突变体固定化材料的制备方法，包括：将海藻酸钠、硅藻土和活性炭溶液灭菌冷却后，加入藻细胞形成凝胶混合液，将凝胶混合液滴入氯化钙溶液中交联固定化，得到凝胶小球。

进一步地，海藻酸钠的质量分数为1.8-2.2％；硅藻土的质量分数为0.6-1％；活性炭的质量分数为0.05-0.15％；氯化钙溶液浓度为0.1-0.3moL/L。