大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

Simultaneous elimination of cyanotoxins and PCBs via mechanical collection of cyanobacterial blooms: An application of “green-bioadsorption concept”

In this study, the distribution, transfer and fate of both polychlorinated biphenyls (PCBs) and cyanotoxins via phytoplankton routes were systematically investigated in two Chinese lakes. Results indicated that PCB adsorption/bioaccumulation dynamics has significantly positive correlations with the biomass of green alga and diatoms. Total lipid content of phytoplankton is the major factor that influences PCB adsorption/bioaccumulation. Cyanobacterial blooms with relatively lower lipid content could also absorb high amount of PCBs due to their high cell density in the water columns, and this process was proposed as major route for the transfer of PCBs in Chinese eutrophic freshwater. According to these findings, a novel route on fates of PCBs via phytoplankton and a green bioadsorption concept were proposed and confirmed. In the practice of mechanical collections of bloom biomass from Lake Taihu, cyanotoxin/cyanobacteria and PCBs were found to be removed simultaneously very efficiently followed this theory.     

柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

采用柚皮粉吸附去除水中Cr(Ⅵ)。考察了pH、吸附时间、柚皮粉用量和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及吸附机理进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉用量、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Cr(Ⅵ)有显著影响。适宜的吸附条件为:pH 1.5,吸附时间6 h,柚皮粉用量0.5 g/100 mL,Cr(Ⅵ)初始浓度不大于10 mg/L,温度25℃。在该条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达98%以上。柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Freundlich、Langmuir和Temkin模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。柚皮细胞成分中的活性基团与Cr(Ⅵ)发生表面络合作用是吸附的主要机理。     

无花果曲霉对Cu^2＋吸附的研究

采用生物吸附法，研究了经过预处理的无花果曲霉对Cu^2 吸附行为与影响吸附的主要因素，具体包括菌丝球与Cu^2 接触反应时间、Cu^2 浓度、原初pH值3个方面。结果表明：该菌丝球在吸附进行5min时，吸附量已达量2．855mg/g，在吸附进行4h以后趋于平衡。最佳pH范围为4．0－5．0，Cu62 浓度在20－100mg/L范围内吸附量为2．763－4．713mg/g，而吸附率却为32．31％－9．54％。其吸附行为在一定的温度和一定浓度范围内较好地符合Langmuir吸附等温模型。     

电场强化复合吸附塔处理重金属Cd2+离子的研究

选择石英砂与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)死菌体组成复合吸附剂,在外加直流微电场的强化作用下,对废水中Cd2 离子进行穿透曲线测定,结果表明,Cd2 在石英砂装填的电生物复合吸附(EBA)装置中吸附作用较差,微电场的存在对重金属离子的吸附起到了明显的强化作用,微电场 复合吸附剂对重金属离子的吸附效果优于其它两种条件.     

生物吸附剂-海黍子吸附镍

采用生物吸附剂-海黍子对重金属镍离子进行吸附，做了动力学实验，得到了海黍子吸附镍的动力学方程。研究了溶液的pH值，初始Ni^2 浓度等因素对Ni^2 的吸附特性的影响，得到最佳pH值4～6及最大吸附量0．8283mmo1／g，并用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行了拟合，用Langmuir方程拟合相关系数R^2达0．999以上。     

真菌(Aspergillus sp.)吸附Cu2+的研究

利用真菌Aspergillus sp.制备生物吸附剂,吸附重金属离子铜,实验分析了影响吸附率和吸附量的因素,结果表明,优化条件下,30℃, pH值5.0,起始Cu2+浓度50mg/L,摇床转速150r/min,经1mol/L NaOH预处理的吸附剂用量为5g/L,吸附时间45min,该吸附剂对Cu2+的吸附率达到92.22%.通过细胞显微观察和X-射线光电子能谱技术手段推断该菌细胞壁是Cu2+ 吸附的主要部位.     

掷孢酵母吸附去除铬的性能研究

通过菌种培养、分离与筛选 ,获得一株对铬具有很强还原与吸附性能的掷孢酵母(Sporobolomycetaceaesp ) .该菌株适宜的吸附pH值是 6— 9,1g培养 60h的菌体在 2 0mlpH 7的 1 5mg·l- 1 铬液中 ,吸附 8h后 ,对铬的去除率最高达到 1 0 0 % .在浓度分别为 1 5 ,30 ,5 0 ,1 0 0 ,30 0mg·l- 1 的铬液中 ,每克菌体对铬的吸附量与对数曲线y=1 72 5 8ln(x) - 2 0 9 49相吻合 ,相关系数为 0 9889,对吸附后菌体破壁测得细胞质内含铬量最高 ,达 65 5 % .通过扫描电子显微镜发现 ,处理 1 5mg·l- 1 铬液 8h后 ,菌体细胞壁的表面结构不发生形态变化     

豆渣对水中Cd2+和Zn2+的吸附

研究了新型生物吸附剂豆渣对水中Cd^2＋和Zn^2＋的吸附机制和吸附能力；分析了吸附时间、溶液pH、豆渣质量浓度和重金属离子质量浓度对重金属离子去除效果的影响。豆渣对Cd^2＋和Zn^2＋的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程。在Cd^2＋溶液和Zn^2＋溶液的pH分别为6．0和7．0、质量浓度为50mg／L、豆渣质量浓度为10．0g／L的条件下，吸附12h，Cd^2＋和Zn^2＋的去除率分别为96．O％和89．4％。通过Langmuir吸附等温线模拟，得出豆渣对Cd^2＋和Zn^2＋的最大吸附量分别为19．61mg／g和11．11mg／g。