[发明专利]一种利用枯草芽孢杆菌芽孢回收稀土离子的方法

说明书

本发明提供一种利用枯草芽孢杆菌芽孢回收稀土离子的方法，包括如下步骤：1)芽孢的制备；2)芽孢的收集；3)芽孢的吸附；4)芽孢的洗脱和稀土离子的回收。本发明属于矿产资源循环利用技术领域，利用枯草芽孢杆菌在营养条件不良时形成的芽孢对稀土离子具有很强的吸附性，吸附效果明显优于枯草芽孢杆菌本身，且具有特异吸附性，吸附后于中性条件下加入过量2,6‑吡啶二羧酸可实现洗脱，进而实现了芽孢的洗脱和稀土离子的回收，回收工序简便快速，洗脱后的芽孢可重复使用，减少了资源浪费和环境污染。

技术领域

本发明属于矿产资源循环利用技术领域，尤其涉及一种利用枯草芽孢杆菌芽孢回收稀土离子的方法。

背景技术

稀土因其稀土元素(Rare earth elements,REEs)具有很强的活性和生物效应，已广泛应用于国防工业、航空、陶瓷、石油、钢铁等行业，被称为“工业维生素”。中国离子型稀土矿主要分布在南方地区，江西赣州拥有全国30％以上的离子型重稀土，被誉为“稀土王国”。

随着对资源和环境保护的重视，国内稀土开采正在逐渐减少，因此也造成了稀土价格不断提升。另一方面，稀土作为不可再生资源和重要的战略资源，解决稀土的循环利用问题迫在眉睫，而其中最关键的是稀土回收技术发展。

CN 108285979A、CN 107699715A和CN 108728656A等现有稀土离子回收技术需要使用大量酸、碱、有机萃取剂等，存在回收稀土工艺较为复杂，稀土损失较多，而且容易导致大量废液排放的环境问题。

微生物由于其特殊的生理生化特点，通过表面官能团可对稀土离子进行物理吸附，其中报道最多的为芽孢杆菌(Bacillus)细菌。芽孢杆菌对稀土离子具有较强的吸附性，但尚未发现利用芽孢杆菌进行稀土离子回收的报道。

因此，提供一种利用枯草芽孢杆菌芽孢进行稀土离子回收的微生物方法具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明通过对枯草芽孢杆菌进行充分研究，预料不到地发现：利用枯草芽孢杆菌在营养条件不良时形成的芽孢对稀土离子具有很强的吸附性，吸附效果明显优于枯草芽孢杆菌本身，且具有特异吸附性，从而使稀土离子与溶液/废液中的其他金属离子(如Ca或Mg等离子)分离，吸附后于中性条件下加入过量2,6-吡啶二羧酸(DPA)可实现洗脱，进而实现了芽孢的洗脱和稀土离子的回收，回收工序简便快速，洗脱后的芽孢可重复使用，减少了资源浪费和环境污染。

本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步说明。

本发明提供一种利用枯草芽孢杆菌芽孢回收稀土离子的方法，包括如下步骤：

1)芽孢的制备：将活化后的枯草芽孢杆菌菌株接入LB液体培养基中摇床培养3～5小时后，将种子液转接到2xSG固体培养基于36～38℃培养4～6天；

2)芽孢的收集：将步骤1)得到的芽孢收集到离心管，加入3～5℃无菌去离子水，振荡超声3～5min，然后在3～5℃下8000～12000rpm离心10～20min，去除上清液，加入18～25％质量百分含量的碘海醇溶液悬浮菌体，振荡后再转入45～60％质量百分含量的碘海醇溶液，3～5℃下8000～12000rpm离心10～20min，去除上层悬浮液，收集沉淀并用无菌水洗涤3～6次，于8000～12000rpm离心6～10min，收集得到芽孢；

3)芽孢的吸附：将步骤2)得到的芽孢与pH7.0～7.4的含有稀土离子的溶液室温孵育1～10min，于12000～15000rpm离心3～5min，去除上清液，收集吸附后的芽孢；

4)芽孢的洗脱和稀土离子的回收：将步骤3)得到的芽孢在保持pH7.0～7.4条件下加入过量2,6-吡啶二羧酸进行洗脱，于10000～14000rpm离心3～5min收集上清液，得到含稀土离子的回收液，该回收液经荧光检测，得出稀土离子含量。