專利名稱：土壤和水體的重金屬污染修復(fù)的組合物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤或水體廢棄物處理領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及含聚谷氨酸和硫代三聚氰酸的土壤和水體的重金屬污染修復(fù)的組合物(重金屬固化劑)及其應(yīng)用等。
背景技術(shù)：
重金屬污染隨著礦業(yè)的發(fā)展，正日趨嚴(yán)重。重金屬一般通過(guò)雨水或流水的溶解進(jìn)入土壤和水體中，從而危害人們的生活和健康。Y-聚谷氨酸很早就被發(fā)現(xiàn)具有絮凝重金屬的效果，因而被用于作為去除水體中重金屬污染。例如，中國(guó)專利 200610057085、200710132375、200710132376 和 200710187463記載了用Y-聚谷氨酸沉淀去除各類重金屬的策略，尤其是其中中國(guó)專利200710187463還特別認(rèn)為Y-聚谷氨酸在弱堿性條件下去除重金屬的效果好，“而在接近中性的條件下，對(duì)重金屬離子的脫除效果弱，無(wú)法有效去除水體中的金屬離子”。這被本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)是誤導(dǎo)性的偏見(jiàn)。另外，中國(guó)專利200910154321公開(kāi)了能夠通過(guò)基因工程表達(dá)生產(chǎn)的聚(L-谷氨酸)的類似多肽，也能夠起到結(jié)合并沉淀重金屬的效果。然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該多肽的結(jié)構(gòu)雖然在原核生物中表達(dá)量很高，但是原核生物通常是胞內(nèi)表達(dá)，需要繁雜的后續(xù)純化工作，這對(duì)于低成本、大用量的重金屬固化來(lái)說(shuō)是難以實(shí)行的；而該多肽在真核細(xì)胞(如，酵母)中進(jìn)行封閉表達(dá)，表達(dá)量卻只有0.5^1.5g/L，這可能是該多肽的等電點(diǎn)太低造成的。以上聚谷氨酸產(chǎn)品制成凝膠膜，對(duì)含有重金屬離子的污染水體進(jìn)行過(guò)濾或吸附工作，一般沒(méi)有什么問(wèn)題，因?yàn)樽詈髸?huì)收集掉結(jié)合了重金屬的凝膠進(jìn)一步處理。然而本發(fā)明在長(zhǎng)期研究和實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)實(shí)中，尤其是在大面積水體、土壤和突發(fā)的污染事件中，都是將重金屬離子的結(jié)合劑往水體中一拋灑就結(jié)束，根本就沒(méi)有、也往往無(wú)力回收結(jié)合了重金屬的物質(zhì)。這對(duì)于可生物降解(酶降解)的聚谷氨酸來(lái)說(shuō)是很嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)樽匀画h(huán)境中的微生物可以降解掉聚谷氨酸，從而重新溶出重金屬。為此，經(jīng)本發(fā)明人長(zhǎng)期研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用少量的硫代三聚氰酸能夠顯著地增強(qiáng)聚谷氨酸的結(jié)合重金屬離子的能力，而且形成的重金屬結(jié)合物穩(wěn)定，基本不會(huì)受生物降解(酶降解)的影響。另外，本發(fā)明人還改造了聚谷氨酸類似物的多肽結(jié)構(gòu)，不但增加了結(jié)合重金屬離子的能力，更使之適合在酵母等真核細(xì)胞中大量分泌表達(dá)，只需簡(jiǎn)單地進(jìn)行固液分離即可獲得富含該多肽的上清液而直接使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供新的重金屬固化劑，其中的成分組合能夠協(xié)同增強(qiáng)其重金屬固化的 效果，而且其中優(yōu)選的能基因工程表達(dá)的聚谷氨酸本身不但增加了結(jié)合重金屬離子的能力，而且適合在酵母中大量分泌表達(dá)。另外，本發(fā)明還提供了涉及該重金屬固化劑的固化方法以及制備中間體等。具體而言，在第一方面，本發(fā)明提供了重金屬固化劑，其包含聚谷氨酸和硫代三聚氰酸。在本中，重金屬固化劑，指的是能夠結(jié)合水體中、土壤中重金屬離子，從而有助于通過(guò)過(guò)濾和/或離心等簡(jiǎn)單水處理步驟將結(jié)合的重金屬離子從水體中去除的試劑，或者有助于結(jié)合的重金屬離子固化在土壤中而不易重新溶解出來(lái)或者溶解出來(lái)的速度減小的試劑。在有些文獻(xiàn)中，重金屬固化劑從表述上也可以稱為重金屬結(jié)合劑、重金屬螯合劑或重金屬污染修復(fù)的組合物。其中，硫代三聚氰酸，也稱三聚硫氰酸或三巰基均三嗪，具有如式I所示的結(jié)構(gòu)，常作為硫化劑而用于電池等生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.重金屬固化劑，其包含聚谷氨酸和硫代三聚氰酸，優(yōu)選其中，聚谷氨酸和硫代三聚氰酸的重量比是Γ100:0.5 50，優(yōu)選是2 50:Γ25，更優(yōu)選是5 20:2.5 10，最優(yōu)選是10:5。
2.權(quán)利要求1所述的重金屬固化劑，其pH為4 8，優(yōu)選為5 7，更優(yōu)選為5.5飛.5，最優(yōu)選為6。
3.權(quán)利要求1或2所述的重金屬固化劑，其中聚谷氨酸是能基因工程表達(dá)的聚谷氨酸，優(yōu)選是序列如SEQ ID No:1所示的多肽或其變體。
4.權(quán)利要求3所述的重金屬固化劑，其中序列如SEQID No:1所示的多肽或其變體是由核苷酸序列如SEQ ID No:2所示的基因在酵母中表達(dá)而得的上清液提供的。
5.權(quán)利要求1或2所述的重金屬固化劑，其中聚谷氨酸是Y-聚谷氨酸。
6.聚谷氨酸和硫代三聚氰酸聯(lián)合在制備重金屬固化劑中的應(yīng)用。
7.權(quán)利要求f5之任一所述的重金屬固化劑在固化重金屬中的應(yīng)用。
8.能用于重金屬固化的多肽或其變體，所述多肽的氨基酸序列如SEQID No:l所示，所述變體的氨基酸序列是對(duì)SEQ ID No:1缺失、添加和取代一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基而獲得的保留SEQ ID No:1固化重金屬活性的序列。
9.編碼權(quán)利要求8所述的多肽或其變體的基因，優(yōu)選其核苷酸序列如SEQID No:2所/Jn ο
10.獲得包含權(quán)利要求8所述的多肽或其變體的上清液的方法，其包括在發(fā)酵條件下培養(yǎng)分泌表達(dá)菌(如，酵母)，過(guò)濾后保留上清液，任選對(duì)上清液進(jìn)行濃縮和/或干燥，優(yōu)選其中分泌表達(dá)菌(如，酵母)包含權(quán)利要求9所述的基因，或者用包含權(quán)利要求9所述的基因的載體(如，大腸桿菌-酵母穿梭載體)轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)染。
全文摘要
本發(fā)明提供了土壤和水體的重金屬污染修復(fù)的組合物，即重金屬固化劑，其包含聚谷氨酸和硫代三聚氰酸，其中聚谷氨酸優(yōu)選是能基因工程表達(dá)的聚谷氨酸，可以用于固化諸如水體、土壤中的重金屬。本發(fā)明還提供了涉及該重金屬固化劑的固化方法以及制備中間體等。
文檔編號(hào)C02F1/00GK103160283SQ20131006002
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者何其明 申請(qǐng)人:成都新朝陽(yáng)作物科學(xué)有限公司