(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221096983 6.7 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 西南科技大 学 地址 621010 四川省绵阳市涪城区青龙 大 道中段59号 (72)发明人 魏红福　刘明学　刘泽灵　 (74)专利代理 机构 昆明合盛知识产权代理事务 所(普通合伙) 53210 专利代理师 贺博 (51)Int.Cl. C02F 3/34(2006.01) C02F 3/28(2006.01) C02F 1/30(2006.01) C02F 1/461(2006.01) C09K 17/50(2006.01)B09C 1/10(2006.01) B09C 1/08(2006.01) B09C 1/00(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12R 1/01(2006.01) C02F 101/20(2006.01) (54)发明名称 腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U (VI)的方法 (57)摘要 本发明公开了腐败希瓦氏菌协同二氧化钛 光催化去除U(VI)的方法， 包括以下材料和试剂； ①腐败希瓦氏菌； ②二氧化钛矿物电极； ③牛肉 膏、 蛋白胨、 酵母粉、 硫酸铵、 无水硫酸镁、 乳酸 钠、 氯化钠、 盐酸、 氢氧化钠、 氯化钾、 环氧树脂 胶、 过氧化氢、 硫酸、 丙酮、 N ‑2‑羟乙基哌嗪 ‑N’ ‑ 2‑乙磺酸(HEPES)、 偶氮胂 Ⅲ、 硝酸铀。 该方法有 效提高了U(VI)的去 除效率， 而相比腐败希瓦氏 菌单独去除U(VI)的体系， 不仅显著提高了U(VI) 的去除效率， 还大大缩短了反应时间， 说明腐败 希瓦氏菌协同二氧化钛光催化协同作用能有效 提高去除U(VI)的速率和效率。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115286121 A 2022.11.04 CN 115286121 A 1.腐败希瓦氏菌协同二氧化 钛光催化去除U(VI)方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 准备 材料和试剂； ①腐败希瓦氏菌； ②二氧化钛矿物电极； ③牛肉膏、 蛋白胨、 酵母粉、 硫酸铵、 无水硫酸镁、 乳酸钠、 氯化钠、 盐酸、 氢氧化钠、 氯化 钾、 环氧树脂胶、 过氧化氢、 硫酸、 丙酮、 N ‑2‑羟乙基哌嗪 ‑N’ ‑2‑乙磺酸(HEPES)、 偶氮胂 Ⅲ、 硝酸铀、 乙二胺四乙酸 二钠(Na2EDTA)、 无 水乙醇； ④1g/L铀标准溶液： 准确称取1g  UO2(NO3)2放入100mL烧杯中， 加10mL盐酸(密度约 1.19g/mL)， 3mL过氧化氢(30％)， 两滴硝酸(密度约1.42g/mL)， 盖上表面皿， 混匀， 放置3min 后， 在恒温磁力搅拌器上加热至药品完全 溶解， 待冷却后， 转入1000mL容量瓶中， 加0.1mol/ L的NaCl溶 液稀释至刻度， 摇匀， 作为储备 液； ⑤100mg/L铀溶 液： 用0.1mo l/L的NaCl溶 液稀释1g/L的铀标准溶 液至100mg/L即可； ⑥500mg/L偶氮胂 Ⅲ溶液： 于100mL烧杯中准确称取0.125g偶氮胂 Ⅲ， 加水溶解后， 将溶 液转移至25 0mL容量瓶中， 定容， 摇匀； ⑦0.05mol/L Na2EDTA溶液： 准确称取10g  Na2EDTA溶解到100 mL水中， 然后转移至500 mL 容量瓶中， 定容， 混匀备用； 步骤二： 实验 装置搭建； ①实验装置采用电化学双室装置， 该装置由阳极室和阴极室构成， 除光入射孔为石英 玻璃外， 其余部分均为有机玻璃， 两室通过螺栓进行固定， 每个室顶部有3个小孔， 一大两 小， 大孔为电极及导线接口， 两个小孔分别为补料和取样口， 阴阳两极室之间由质子膜隔 开， 质子膜与两极室之间分别夹有硅胶垫用来保持密封性， 阳极室接种微生物并使用厌氧 培养基培养， 阴极室填充0.1mol/L  KCl溶液作为电解质溶液， 两电极通过导线与外电路连 接， 用环氧树脂胶固定并密封连接处， 电极材 料与质子膜均需要预处 理； ②阳极电极， 阳极电极为碳布电极， 将碳布裁剪成2.5cm ×3cm大小， 将导线连接到碳布 上， 并且在裸露的导线处涂上一层导电胶， 以防止在发生反应时遭到腐蚀， 制备好的电极先 烘干或自然晾干， 然后依次用1mol/L  HCl和1mol/L  NaOH浸泡1h， 再用去离子水冲洗2 ‑3次， 灭菌后放到无菌操作台上 备用； ③阴极电极， 阴极电极为ITO导电玻璃， 尺寸为2.5cm ×3cm， 使用需要预处理， 依次用丙 酮、 无水乙醇、 蒸馏水分别超声震荡20min， 再用蒸馏水冲洗2 ‑3次， 使用电极夹将导电玻璃 与外电路连接， 然后放到无菌操作台上 备用； ④质子膜， 使用前需要进行预处理； 首先在5％(v/v)H2O2水溶液中煮1h， 用来除去膜中 的有机杂质， 经过反复冲洗后再用1.0mol/L的H2SO4溶液中煮沸 1h， 让质子膜完全转变为H+ 型； 用水冲去多余的H2SO4后， 再将膜放在去 离子水中煮1h， 再用去离子水反复漂洗 4‑5次， 以 除去膜中残留的H2SO4， 最后将处理好的质子膜浸泡在常温的去离子水中保存， 需要注意的 是质子膜不能灭菌， 不能用酒精处理； 每次使用后， 用自来水清洗膜表面的沉积物， 然后于 80℃的水浴中保温1h， 重新用水清洗， 直到将膜表 面的沉积物清洗干净， 清洗完毕的质子膜 放在1mol/L的NaCl溶 液中保存； ⑤活化培养基采用LB固体培养基(牛肉膏3g/L、 蛋白胨10g/L、 NaCl  5g/L， 琼脂20g/L, 初始pH值7.0)， 将冷藏保存的菌株接种到活化培养基的斜面上， 于30℃的恒温培养箱 中培权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115286121 A 2养3‑4天， 作为实验菌种备用。 实验过程需要厌 氧环境， 需要在双室中加入厌 氧培养基， 厌氧 培养基组成为： 乳酸钠10mmol/L、 酵母粉1g/L、 NaCl  0.46g/L、 硫酸铵0.26 g/L、 无水硫酸镁 0.01g/L、 H EPES 20mmol/L； 步骤三： 开始实验； ①将上述菌种首 先接种在LB液体培 养基中， 于 30℃， 120rpm条件下培 养24h； ②在无菌环境中， 将 ①中培养液接种到阳极室的厌氧培养基中， 添加电子穿梭体蒽醌 ‑ 2‑磺酸钠(AQS)， 考 察AQS对腐败希瓦氏菌去除U(VI)的影响； ③在阳极室不接种希瓦氏菌， 阴极室进行二氧化钛光催化条件下， 添加甲醇到阴极室 作为空穴捕获剂， 考 察其对二氧化 钛光催化去除U(VI)的影响； ④在阳极室接种腐败希瓦氏菌， 阴极室进行二氧化钛光催化， 研究两者协同作用对U (VI)去除的影响； ⑤U(VI)浓度的测定方法采用分光 光度法， 去除率按以下公式计算： 式中： C0‑‑‑实验开始前U(VI)浓度， mg/L； Ct‑‑‑t时刻U(VI)浓度， mg/L； Ca‑‑‑装置吸附的U(VI)浓度， mg/L； 步骤四： 得 出结论； ①腐败希瓦氏菌对U(VI)具有较好的去除效率， 在电子穿梭体(AQS)存在 下， U(VI)浓度 为100mg/L时， 反应6 5h后， U(VI)的去除率达 到42％； ②二氧化钛光催化作用对U(VI)有较高的去除效率， 在添加5％(V/V)的甲醇作为空穴 捕获剂的条件下， U(VI)浓度为100mg/L时， 反应160min后， 去除率达到45％， 随着甲醇用量 的增加， 可以明显提高二氧化钛光催 化去除U(VI)的效率， 甲醇浓度达到9％时， 经过160min 光催化， U(VI)的去除率 为53％； ③两者协同作用， 在反应16 0min后， U(VI)的去除率高达75％。 2.根据权利要求1所述的腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)方法， 其特征在 于： 所述腐败希瓦氏菌菌种制备方法为： 将冷冻保存的腐败希瓦氏菌接种到LB固体培养基 斜面上， 放置在恒温培养箱中培养， 温度为30℃， 培养2天后连续转接两次， 然后再接入LB液 体培养基中， 置于恒温摇床培养24h， 温度为30℃， 转速为150r/min， 所得菌液作为实验菌 种， 实验时， 将菌液加入无机 培养基中， 其中： LB液体培养基配制方法： 称取胰蛋白胨10g、 酵母提取物5g、 NaCl  10g， 加入到1000mL烧 杯中， 再加入950mL去离子水， 用玻璃棒搅拌直至溶解， 用5mol/L  NaOH溶液调节pH至7.0， 用 去离子水定容至10 00mL， 分装后在121℃高压蒸汽灭菌 30min。 无机培养基配制方法： 称取KCl  0.1g、 NH4Cl 0.25g、 NaCl  0.1g、 KH2PO40.04 g、 MgCl2· 6H2O 0.2g、 MgS O4·7H2O 0.05g、 酵母抽取物1.0g、 乙酸钠2mL(20mmol/L)， 用去离子水定容 至1000mL， 分装后在121℃高压蒸汽灭菌 30min。 3.根据权利要求1所述的腐败希瓦氏菌协同二氧化钛光催化去除U(VI)方法， 其特征在 于：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115286121 A 3