申请日2020.03.23
公开(公告)日2020.07.17
IPC分类号C02F3/34; G21F9/18; G21F9/12; C02F101/20
摘要
本发明公开了短小芽孢杆菌在核素吸附中或重金属离子吸附中的应用，所述的短小芽孢杆菌为短小芽孢杆菌S1419，菌株保藏编号为：CGMCC No.17816。本发明还公开了一种核素废水或重金属废水的处理方法，通过短小芽孢杆菌S1419吸附废水中的核素或重金属离子。本发明可以原位实现吸附、富集核素废水中的放射性元素，具有操作简易、成本低、耗能少、无二次污染物的优点，能够有效实现放射性废物的减量化，本发明对于含低浓度钴离子的废水，具有很好的吸附效果，且可以迅速进行吸附反应，在短的时间内即可达到吸附平衡，吸附效率高。
权利要求书
1.短小芽孢杆菌在核素吸附或重金属离子吸附中的应用，其特征在于：所述的短小芽孢杆菌为短小芽孢杆菌S1419，菌株保藏编号为：CGMCC No.17816。
2.如权利要求1所述的短小芽孢杆菌在核素吸附或重金属离子吸附中的应用，其特征在于：所述的核素为60Co或58Co，所述的重金属离子为Co2+离子。
3.一种核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：采用短小芽孢杆菌S1419进行核素废水或重金属废水的处理，通过短小芽孢杆菌S1419吸附废水中的核素或重金属离子，所述的短小芽孢杆菌S1419的菌株保藏编号为：CGMCC No.17816。
4.如权利要求3所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的核素废水或重金属废水中含有Co2+离子。
5.如权利要求4所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的核素废水或重金属废水中还含有Cr3+、Mn2+、Fe3+离子中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1. 取短小芽孢杆菌S1419的菌株用接种环接至LB固体培养基，于25°C～35°C恒温培养箱中静置培养24h～25h;
S2. 用接种环取固体培养基长出的单菌落，接种至LB液体培养基，于25°C～35°C温度、140 r/min～160 r/min转速下振荡培养24h～25h，得到菌液;
S3. 将得到的菌液离心或过滤或自然沉降后收集离心管底部沉淀的短小芽孢杆菌S1419菌体，将得到的菌体重悬于等体积的质量分数为0.9%～1%的NaCl溶液中，洗去菌体表面粘附的物质，重复洗涤若干次;
S4. 将洗净的菌体重悬至核素废水或重金属废水中，于25°C～35°C温度，150 r/min～200r/min转速的温控摇床中进行吸附反应;
S5.吸附反应后，通过离心或过滤或自然沉降后除去所处理核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌。
7.如权利要求6所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤 S4中菌体重悬至核素废水或重金属废水中，经分光光度计调节核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌S1419的OD为1.2～1.3。
8.如权利要求7所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的Co2+离子的初始浓度≤5 mg/L。
9.如权利要求6所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤S3中将得到的菌液经5000r/min～6000 r/min、20°C离心5~10min后收集离心管底部沉淀的短小芽孢杆菌S1419菌体。
10.如权利要求6所述的核素废水或重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤S4中菌体放入核素废水或重金属废水前，在核素废水或重金属废水中加入NaOH溶液将pH调节至5.0～8.1;步骤S5中吸附反应时间3min～5min后除去所处理核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌。
说明书
短小芽孢杆菌的应用及核素废水或重金属废水的处理方法
技术领域
本发明涉及微生物应用领域，具体为一种短小芽孢杆菌S1419在核素吸附或重金属离子吸附中的应用及核素废水或重金属废水的处理方法。
背景技术
迫于环境污染和能源紧缺两大问题的日益严重，清洁核能已成为全球第二大低碳电力来源，World Nuclear Association在2019年2月公布的数据中指出：全球已建成约450个核反应堆，为世界电力提供11%的支撑，我国核动力供电位居世界第三，是全球少数拥有完整核电工业体系的国家之一。不仅仅是核电，核素还推动了航天核电池、科学同位素示踪等科研领域的发展，日常生活中的农业育种、辐照灭菌、疾病治疗也已经迅速普及。在核素制造、运输和应用过程中，燃料棒的破损等原因会导致少量的放射性物质进入冷却水系统，一些腐蚀产物随冷却水进入堆芯后也会被活化成放射性核素，同时，核素包装过程的屏蔽运输容器和核素相关仪器使用过后进行清洗时会洗脱得到少量核素，所以，对核素应用地周围的生态环境和人类健康来说，必须对含核素废水进行有效处理，这也必定成为未来环境处理方面的一大热点问题。
核素废水中难处理的放射性物质多为低浓度的离子态放射性金属，常见的有铀、碘、铯、钴、锶五种，其中58Co、60Co在工业、农业、医疗行业中应用最为广泛，半衰期为几到几十年，并且会释放危害极大的γ射线，储存不便、处理难度也较大。CN101497483A、CN103617818A使用多道物化处理工艺将核素和重金属离子固定，但其中不仅使用了大量的硫铁矿粉或多种混合酸，而且处理过程繁杂、所需的设备较多，这就极大增加了核素废水的处理风险。CN105719717A核化洗消工艺中所设计的模块化反应器，但其中使用了多重膜工艺，而在后续更换下来的膜将加大二次污染物的体积，也使得设备维护过程的危险极大。利用微生物对核素废水进行处理，可以原位实现吸附、富集甚至氧化还原其中的放射性元素而有效实现放射性废物的减量化，短小芽孢杆菌具有较强的电离辐射能力，被很多国家作为检测电离辐照灭菌效果的指示菌，如能拓展其在核素废水处理方面的应用将极具意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种短小芽孢杆菌的应用及核素废水或重金属废水的处理方法，以简易、快速地吸附废水中的核素，降低废水中放射性元素的浓度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了短小芽孢杆菌在核素吸附中或重金属离子吸附中的应用。所述的短小芽孢杆菌为短小芽孢杆菌S1419，菌株保藏编号为：CGMCC No.17816。
进一步地，所述的核素为60Co或58Co，所述的重金属离子为Co2+离子。
本发明还公开了一种核素废水或重金属废水的处理方法，采用短小芽孢杆菌S1419进行核素废水处理，通过短小芽孢杆菌S1419吸附废水中的核素或重金属离子。短小芽孢杆菌S1419菌株的保藏编号为：CGMCC No.17816。
所述的核素废水或重金属废水中含有Co2+离子。
进一步地，所述的核素废水或重金属废水中还含有Cr3+、Mn2+、Fe3+离子中的一种或几种。
其中，核素废水或重金属废水处理方法包括如下步骤：
S1. 取短小芽孢杆菌S1419的菌株用接种环接至LB固体培养基，于25°C～35°C恒温培养箱中静置培养24h～25h。
S2. 用接种环取固体培养基长出的单菌落，接种至LB液体培养基，于25°C～35°C温度、140 r/min～160 r/min转速下振荡培养24h～25h，得到菌液。
S3. 将得到的菌液离心或过滤或自然沉降后收集离心管底部沉淀的短小芽孢杆菌S1419菌体，将得到的菌体重悬于等体积的质量分数为0.9%～1%的NaCl溶液中，洗去菌体表面粘附的物质，重复洗涤若干次。
S4. 将洗净的菌体重悬至核素废水或重金属废水中，于25°C～35°C温度，150 r/min～200r/min转速的温控摇床中进行吸附反应。
S5.吸附反应后，通过离心或过滤或自然沉降后除去所处理核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌。
进一步地，步骤 S4中菌体重悬至核素废水或重金属废水中，经分光光度计调节核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌S1419的OD为1.2～1.3。
优选地，所述的Co2+离子的初始浓度≤5 mg/L。
优选地，步骤S3中将得到的菌液经5000r/min～6000 r/min、20°C离心5~10min后收集离心管底部沉淀的短小芽孢杆菌S1419菌体。
进一步地，步骤S4中菌体放入核素废水或重金属废水前，在核素废水或重金属废水中加入NaOH溶液将pH调节至5.0～8.1;步骤S5中吸附反应时间3min～5min后除去所处理核素废水或重金属废水中的短小芽孢杆菌。
采用上述技术方案后，本发明具有如下效果：
1、本发明利用短小芽孢杆菌S1419对核素废水或重金属吸附进行处理，可以原位实现吸附、富集其中的放射性元素，具有操作简易、成本低、耗能少的优点，能够有效实现放射性废物的减量化。
2、本发明方法处理核素废水或重金属废水，无需外加设备，吸附反应后，可以通过静置沉降、离心、过滤等方法将菌体分离出来，无二次污染。
3、本发明选用保藏编号为：CGMCC No.17816的短小芽孢杆菌S1419，对于含低浓度(初始浓度≤5.0mg/L)的钴离子的废水，仍具有很好的吸附效果，且可以迅速进行吸附反应，在极短的吸附时间3min～5min内即可达到吸附平衡，吸附效率高。（发明人赵峰;肖晓凤;陈立香;肖勇）