專利名稱：硫代乙酰胺在促進胞外鎘結晶顆粒聚集增長上的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于重金屬污染廢水的微生物修復技術領域，尤其涉及一種有機化合物在 微生物胞外鎘結晶顆粒尺寸調(diào)控上的應用。
背景技術：
工業(yè)的快速發(fā)展使得各種重金屬污染廢水大量排放到水體環(huán)境中，對自然界的水 生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的毒害和破壞作用。各類工業(yè)廢水中最為常見的一種重金屬就是鎘， 其毒性極大，一定量的鎘進入人體后可能引起腎及肝臟的損傷，誘發(fā)呼吸性疾病或者心血 管系統(tǒng)疾病，甚至引發(fā)癌癥等。因此，廢水中重金屬鎘的去除成為環(huán)境化學研究者所關注的 重要問題。

傳統(tǒng)的處理含鎘廢水的方法主要有活性炭吸附法、化學沉淀法、離子交換法、膜分 離法及反滲透法等，但這些方法普遍存在處理效果不佳、處理成本較高等缺點，尤其當廢水 中鎘的含量偏低時，處理效果更加不明顯。近年興起的生物修復技術主要是利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除 環(huán)境中的污染物，達到修復生態(tài)環(huán)境的目的。生物修復技術由于其在環(huán)保、成本等方面的獨 特優(yōu)勢，逐漸發(fā)展成為一種新興的重金屬處理技術。例如采用真菌、藻類、細菌和酵母等微 生物用作污染物的生物吸附劑等。隨著對該項技術研究的不斷深入，有研究者發(fā)現(xiàn)某些微 生物通過將重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榘饧{米結晶顆粒作為其解毒機制(如黃胞原毛平革菌、硫酸還 原細菌等)，但通常情況下，這些胞外納米結晶顆粒物質(zhì)尺寸較小，容易移動，不易分離，而 且可能重新溶解，再次污染水體。因此，生物修復技術還有待本領域人員進一步完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種能有效降低 鎘顆粒的移動性、顯著提高溶液中鎘去除能力的硫代乙酰胺在促進胞外鎘結晶顆粒聚集增 長上的應用。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為硫代乙酰胺在促進白腐真菌胞外 鎘結晶顆粒聚集增長上的應用。上述的應用中，所述白腐真菌優(yōu)選為雜色云芝菌(Coriolus versicolor)。上述的應用中，所述應用的具體操作方法優(yōu)選為首先，往含鎘溶液中添加所述白 腐真菌的菌絲球，在恒溫振蕩條件下進行吸附反應，反應完成后在所述白腐真菌表面形成 鎘納米結晶顆粒；再繼續(xù)向吸附反應后的中間溶液中投加所述的硫代乙酰胺，于恒溫振蕩 條件下進行尺寸調(diào)控反應，充分反應后即完成白腐真菌胞外鎘結晶顆粒的聚集增長。上述的應用中，所述含鎘溶液中鎘初始濃度優(yōu)選為10. 00mg/L 12. 00mg/L，所述 菌絲球的添加量優(yōu)選以每升含鎘溶液中添加干重為0. 4g 0. 5g的菌絲球計。上述的應用中，所述硫代乙酰胺的投加量優(yōu)選以每升所述中間溶液中添加 6. 68mg 8. 02mg計。所述硫代乙酰胺的投加量最優(yōu)選為與含鎘溶液中鎘的初始摩爾量相寸。
上述的應用中，所述吸附反應的溫度優(yōu)選控制在25V 30°C，搖床轉(zhuǎn)速優(yōu)選控制 在150rpm 200rpm，吸附反應的時間優(yōu)選為至少3h。上述的應用中，所述尺寸調(diào)控反應的溫度優(yōu)選控制在25V 30°C，搖床轉(zhuǎn)速優(yōu)選 控制在150rpm 200rpm，尺寸調(diào)控反應的時間優(yōu)選為至少12h。上述的應用中，所述白腐真菌的菌絲球優(yōu)選是通過以下方法培養(yǎng)得到先從平板 培養(yǎng)基上選取白腐真菌菌落并接種于液體培養(yǎng)基中，在25°C 30°C、150rpm 200rpm條件 下培養(yǎng)至少3d，制成菌絲懸液；然后將所述菌絲懸液接種于液體培養(yǎng)基中，在25°C 30°C、 150rpm 200rpm條件下再培養(yǎng)4d 5d，得到所述白腐真菌的菌絲球。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明通過反復的實驗，提出了使用有機物 質(zhì)硫代乙酰胺以促進白腐真菌(尤其是雜色云芝菌)胞外鎘結晶顆粒的聚集和生長的技術 方案，通過采用本發(fā)明的技術方案，不僅可降低鎘顆粒的移動性、促進水溶液中重金屬鎘的 分離，而且可顯著提高白腐真菌類微生物對重金屬鎘的去除容量和去除能力。通過對聚集 增長后顆粒的成分分析，我們發(fā)現(xiàn)聚集增長后的顆粒中還可能包含有其他的多種物質(zhì)，這 對探討白腐真菌胞外鎘結晶顆粒聚集增長的機理也具有重要意義。


圖1為本發(fā)明實施例中未經(jīng)任何處理的雜色云芝菌干菌球在掃描電鏡下的微觀 結構顯微照片。圖2為本發(fā)明實施例中吸附反應后的雜色云芝菌干菌球在掃描電鏡下的微觀結 構顯微照片。圖3為圖2中圈選處的放大倍率顯微照片。圖4為本發(fā)明實施例中尺寸控制反應后的雜色云芝菌干菌球在掃描電鏡下的微 觀結構顯微照片。圖5為圖4中圈選處的放大倍率顯微照片。圖6為圖5中帶有十字標志點處鎘結晶顆粒的能譜分析示意圖。
具體實施例方式以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例一種本發(fā)明的硫代乙酰胺在促進白腐真菌(本實施例用的白腐真菌為雜色云芝 菌)胞外鎘結晶顆粒聚集增長上的應用，具體包括以下步驟1、培養(yǎng)菌種從平板培養(yǎng)基上選取4個直徑0.5mm雜色云芝菌ACCC 51171 (中國農(nóng)業(yè)微生物 菌種保藏管理中心，可購于中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所)菌落接種于液體培養(yǎng) 基中，培養(yǎng)瓶中放置一個直徑IOmm玻璃珠，在溫度為25°C 30°C、搖床轉(zhuǎn)速為150rpm 200rpm條件下培養(yǎng)3d，制成菌絲懸液；然后定量接種2mL菌絲懸液于液體培養(yǎng)基中，在溫度 為25 30°C、搖床轉(zhuǎn)速為150 200rpm條件下再培養(yǎng)4 5d，得到本實施例的雜色云芝 菌菌絲球。
2、吸附反應往鎘初始濃度約為10. 00mg/L的含鎘廢水溶液中添加雜色云芝菌菌絲球，每升溶 液中的添加量以雜色云芝菌菌絲球干重量計為0. 4g 0. 5g，在溫度為25°C 30°C、搖床轉(zhuǎn) 速為150rpm 200rpm條件下進行吸附反應。

3、尺寸控制反應在上述吸附反應時長24h時，向溶液中投加硫代乙酰胺(現(xiàn)配現(xiàn)用)，其投加量與 溶液中鎘初始含量的摩爾量基本相等。本實施例中硫代乙酰胺投加量約為6. 68mg/L。將溶 液置于溫度為25 30°C、搖床轉(zhuǎn)速為150 200rpm條件下培養(yǎng)36h(即總反應時長60h) 后，完成雜色云芝菌胞外鎘納米結晶顆粒尺寸的增長。在總反應時長0 60h范圍內(nèi)，以給 定的時間間隔(0，3，9，12，24，27，30，36，48和60h)進行取樣，然后分析測定溶液中剩余的 鎘濃度，其測定結果如下表1所示。表1吸附反應和尺寸控制反應中溶液中不同時間點的鎘濃度(mg/L)
時間(h)0 3 6 9 12 24 27 30 36 48 60
吸附、尺寸控制
^.m. yv j q^w ]] 38 9.86 9.08 9.06 8.7 8.98 7.58 6.02 3.46 1.94 1.5
反應_尺寸控制反應中鎘濃度的變化如上表1所示，硫代乙酰胺加入以后，溶液中鎘濃 度急劇下降，且尺寸控制反應12h以后基本能使溶液中的鎘濃度控制在較低水平。此現(xiàn)象 說明，伴隨著鎘結晶顆粒尺寸的增大，溶液中鎘自由離子的濃度有了很大程度的降低。經(jīng)多 次實驗測得，鎘去除率最高可達86. 23%。分別將上述步驟1、步驟2和步驟3得到的雜色云芝菌菌絲球濾出，用蒸餾水沖洗 干凈后，置于-40°C下冷凍干燥24h，所得干菌球在電子掃描電鏡觀察，結果如圖1 圖5所 示。圖1為上述步驟1得到的未經(jīng)任何處理的雜色云芝菌菌絲球，其菌絲清晰可見，菌種表 面無任何顆粒物質(zhì)；圖2、圖3為經(jīng)過上述步驟2處理后得到的菌絲球，可見其菌種表面發(fā) 生變形，且集聚了很多細小顆粒，其尺寸大約為IOOnm左右(參見圖3)，這些細小的顆粒即 為鎘納米結晶顆粒；圖4、圖5為經(jīng)過上述步驟3處理后得到的雜色云芝菌菌絲球，由于硫 代乙酰胺的加入，鎘納米結晶顆粒尺寸經(jīng)聚集增長后明顯變大，其尺寸大約為2 3 μ m(參 見圖5)，且結晶顆粒呈現(xiàn)特殊的方塊形狀。上述觀察結果表明，由于有機物質(zhì)硫代乙酰胺的加入，雜色云芝菌胞外鎘結晶顆 粒的尺寸由IOOnm左右增長至2 3 μ m，且伴隨著顆粒尺寸的增大，鎘的去處效率逐漸增 高。同時，由于鎘結晶顆粒尺寸的增大，鎘結晶顆粒的移動性降低，更好地促進了后續(xù)的鎘 分離。此外，我們對圖5中十字標志點進行了能譜分析，分析結果如圖6所示，由圖6可知 方塊形顆粒除了含金屬鎘以外，還含有C、0、P、S、Mg以及特殊的N，這說明此聚集增長后的 鎘結晶顆粒中還含有氨基酸物質(zhì)，這對研究者們探討氨基酸(甚至是蛋白質(zhì))在顆粒聚集 增長中的作用具有重要意義。上述應用過程中，我們是在吸附反應持續(xù)24h后開始投加硫代乙酰胺以進行尺寸 控制反應。為了進一步確定吸附反應中鎘吸附平衡時間，我們還進行了以下的預備實驗往鎘初始濃度約為10. 00mg/L的含鎘廢水溶液中添加雜色云芝菌菌絲球，每升溶液中的添加量以雜色云芝菌菌絲球干重量計為0. 4g 0. 5g，在溫度為25°C 30°C、搖床轉(zhuǎn) 速為150rpm 200rpm條件下進行吸附反應，在反應時長0 60h范圍內(nèi)，以給定的時間間 隔(0，3，9，12，M，27，30，36，48和60h)進行取樣，然后分析測定溶液中剩余的鎘濃度，其測 定結果如下表2所示。表2預備實驗中溶液中不同時間點的鎘濃度(mg/L)
權利要求
1.硫代乙酰胺在促進白腐真菌胞外鎘結晶顆粒聚集增長上的應用。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于，所述白腐真菌具體為雜色云芝菌 (Coriolus versicolor)0
3.根據(jù)權利要求1或2所述的應用，其特征在于，所述應用的具體操作方法為首先， 往含鎘溶液中添加所述白腐真菌的菌絲球，在恒溫振蕩條件下進行吸附反應，反應完成后 在所述白腐真菌表面形成鎘納米結晶顆粒；再繼續(xù)向吸附反應后的中間溶液中投加所述的 硫代乙酰胺，于恒溫振蕩條件下進行尺寸調(diào)控反應，充分反應后即完成白腐真菌胞外鎘結 晶顆粒的聚集增長。
4.根據(jù)權利要求3所述的應用，其特征在于，所述含鎘溶液中鎘初始濃度為10.OOmg/ L 12. 00mg/L，所述菌絲球的添加量以每升含鎘溶液中添加干重為0. 4g 0. 5g的菌絲球 計。
5.根據(jù)權利要求4所述的應用，其特征在于，所述硫代乙酰胺的投加量以每升所述中 間溶液中添加6. 68mg 8. 02mg計。
6.根據(jù)權利要求3所述的應用，其特征在于，所述吸附反應的溫度控制在25°C 30°C， 搖床轉(zhuǎn)速控制在150rpm 200rpm，吸附反應的時間為至少池。
7.根據(jù)權利要求3所述的應用，其特征在于，所述尺寸調(diào)控反應的溫度控制在25°C 30°C，搖床轉(zhuǎn)速控制在150rpm 200rpm，尺寸調(diào)控反應的時間為至少12h。
8.根據(jù)權利要求3所述的應用，其特征在于，所述白腐真菌的菌絲球是通過以下方法 培養(yǎng)得到先從平板培養(yǎng)基上選取白腐真菌菌落并接種于液體培養(yǎng)基中，在25°C 30°C、 150rpm 200rpm條件下培養(yǎng)至少3d，制成菌絲懸液；然后將所述菌絲懸液接種于液體培養(yǎng) 基中，在25°C 30°C、150rpm 200rpm條件下再培養(yǎng)4d 5d，得到所述白腐真菌的菌絲 球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫代乙酰胺在促進白腐真菌胞外鎘結晶顆粒聚集增長上的應用，特別是在雜色云芝菌(Coriolus versicolor)胞外鎘結晶顆粒聚集增長上的應用；具體操作方法為往含鎘溶液中添加所述白腐真菌的菌絲球，在恒溫振蕩條件下進行吸附反應，反應完成后在所述白腐真菌表面形成鎘納米結晶顆粒；再繼續(xù)向吸附反應后的中間溶液中投加所述的硫代乙酰胺，于恒溫振蕩條件下進行尺寸調(diào)控反應，充分反應后即完成白腐真菌胞外鎘結晶顆粒的聚集增長。本發(fā)明具有能有效降低鎘顆粒的移動性、顯著提高溶液中鎘去除能力的優(yōu)點。
文檔編號C02F3/34GK102070252SQ20101056346
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者張文娟, 曾光明, 王亮, 范佳琦, 鄒正軍, 陳安偉, 陳桂秋 申請人:湖南大學