[发明专利]重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设的迅猛发展，对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属(如铅、汞、镉等)进入大气、水、土壤中，引发了一系列严重的污染事件，对生态环境造成了极大的危害。重金属造成的急性中毒和各类人体慢性疾病如老年痴呆症，也正在时刻威胁着人类的健康。而另一方面，随着科技水平的日新月异，那些化学性质稳定、物理属性优良的重金属如金、银、铜、铂、钯等，被广泛应用在了电子、通讯、航空航天、化工、医疗等领域，以及与人们日常生活相关的各类生活日用品中。如何合理地将自然界中的重金属应用到人类的生产生活中，使之与生态环境保护可持续性和谐发展是目前科技工作者面临的重大挑战。一方面，一些重金属离子在很低浓度时就会对生物体具有极强的毒性，且与有机化合物不同，重金属具有富集性，在自然环境中很难被降解。由于生产工艺的限制，在一系列生产活动所产生的废弃物，例如工业废水中含有大量的重金属离子，这既会对生态环境造成破坏，也使得生产成本居高不下。目前对于工业废水中重金属离子的检测和富集主要采用的都是物理吸附和化学试剂法，这些方法一般检测灵敏度较低，尤其是对各种性质相近的重金属离子的区分度较差，无法实现对某种特定重金属离子的特异识别与去除。而采用大型分析设备如ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)，虽然其对重金属离子的检测灵敏度更高，但是操作手段繁琐，耗时较长，必须要将样品送到指定部门由专业人员进行检测，难以实现现场的快速检验和实时监测，且在检测的基础之上再利用这些大型仪器实现重金属的特异吸附就更加困难。

综上，现有的重金属离子回收的化学方法有三个缺点：第一是化学方法有可能由于加入的化学试剂的量不合适而造成二次污染；第二是化学方法选择性不够高，尤其是处理性质极相近的各种重金属离子效果不好，即使回收得到了一定的目的金属，纯度也不高，还需要进一步处理；第三是化学方法回收工业废水中的重金属离子时所产生的污水对于环境不友好，沉淀剂等化学试剂可能对于自然环境造成更大的破坏。铅、金与铀酰是重金属中少有的化学、物理、电子性能优异的重金属，应用领域非常广，但是现有的方法很难实现对工业废水中重金属离子的高效选择性富集和回收。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种重金属离子吸附系统及其宿主菌、重金属离子回收方法，旨在解决现有重金属离子回收选择性不强、纯度低、效果不理想，以及污染环境的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种重金属离子吸附系统，包括相互连接的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和重金属离子结合蛋白DNA序列，且所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列与启动子连接。。

另一方面，本发明提供一种重金属离子吸附蛋白表面展示系统，包括由上述的重金属离子吸附系统表达的枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC和重金属离子结合蛋白。

另一方面，本发明提供一种表达载体，包括上述重金属离子吸附系统。

又一方面，本发明提供一种宿主菌，所述宿主菌包括上述表达载体；或所述宿主菌表达上述重金属离子吸附蛋白表面展示系统。

再一方面，本发明提供一种上述重金属离子吸附系统的制备方法，包括如下步骤：

从枯草芽孢杆菌基因组中扩增出枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列；

从表达重金属离子结合蛋白的菌种基因组中扩增出所述重金属离子结合蛋白DNA序列；

将启动子、所述枯草芽孢杆菌芽孢衣蛋白CotC DNA序列和所述重金属离子结合蛋白DNA序列依次连接。

一种重金属离子回收方法，包括如下步骤：

提供含有重金属离子的液体；

将本发明的上述宿主菌培养后加入所述液体中，静置处理；

待所述溶液中出现沉淀后，进行过滤处理得到吸附有重金属离子的所述宿主菌；

用酸处理吸附有重金属离子的所述宿主菌，分离后得到重金属离子。