【视点】安徽大学孙英强课题组:基于温泉红藻的PtCl62− 去除

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导读

常见微生物表面具有负电性而被用于正电金属离子的富集。铂在工业催化及医药领域具有的广泛应用,易造成水环境污染。但医药废水中的铂常以负离子配合物的形式存在,限制了医药废水中铂的生物富集。鉴于此,安徽大学孙英强与袁玉鹏教授团队合作,采用一种表面带正电的温泉红藻去除PtCl62-,借助扫描电镜、Zeta电位分析及细胞组分分析等探究温泉红藻的形貌、表面特性及组分变化,揭示PtCl62-的生物富集机理。相关成果以Bio-removal of PtCl62- complexby Galdieria sulphuraria为题发表在Science of the Total Environment,孙亚波硕士为论文第一作者,孙英强副教授为论文通讯作者。


10,20,30,45ppm PtCl62-下,温泉红藻细胞均呈现一定的收缩,并且在45 ppmPtCl62-下,细胞壁呈现明显的破裂 (图1(a-d))。细胞的收缩使平均细胞大小比空白明显降低(图1(e))藻类的生长动力学曲线表明:0-6 d 时,PtCl62-对G.sularia的生长具有明显的抑制作用,6-10 d时,浓度低于30 ppm的PtCl62-对G.sularia的生长没有明显影响。但PtCl62-的浓度为45 ppm时, G.sularia的生长明显受到抑制  (图1(f))。PtCl62-的浓度为10、20、30、45ppm时,G.sularia可以对其有效的去除;10天后,去除率分别为94.58%、95.52%、95.92% 和 71.81% (图1(g))。PtCl62-会影响G.sulfuraria的细胞代谢过程,进而影响细胞组分。微藻在PtCl62-胁迫作用积累脂质、保护细胞,因而GS-0、GS-10、GS-20 和 GS-30 的脂质含量从 5.90、5.91、6.86 增加到7.38 wt%。同时,胞外聚合物EPS和藻蓝蛋白含量随着PtCl62-的浓度增加而增加以降低PtCl62-对细胞膜和细胞器的损害、螯合PtCl62-(图1(h-j))。


▲图1 10,20,30,45 ppmPtCl62-下G.sularia的扫描电镜图:(a)GS-10;(b)GS-20;(c)GS-30;(d)GS-45;(e):G.sularia的生长曲线;(f):PtCl62-的动力学曲线; (g)细胞平均直径;(h) 油脂含量;(i) 蛋白及多糖含量;(j)藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白含量(来源:ScienceDirect


Zeta电位分析表明GS-0、GS-10、GS-20和GS-30的zeta电位分别为1.17、2.03、1.50和2.10 mV,有利于去除负离子螯合物PtCl62-(图2(a))。为进一步证实G.sulfuraria对PtCl62-的静电吸附,作者采用G.sulfuraria进行Cu2+和MoO42-的去除。结果表明,Cu2+的浓度没有明显变化,而MoO42-的浓度显著降低,证明静电吸引力在G.sulfuraria去除PtCl62-中起主要作用 (图2(b, c))。


▲图2 (a)GS-0、GS-10、GS-30、GS-45 (含有胞外聚合物)的Zeta电位;(b) G.sularia去除Cu2+(c) G.sularia去除MoO42-(来源:ScienceDirect)


为揭示G.sulfuraria去除PtCl62-的机理,分析了Pt在细胞组分中的分布。在10,20,30,45ppm PtCl62-时,G.sularia细胞内Pt的含量分别是 92.39%、93.77%、94.29% 和 75.21%;GS-10、GS-10、GS-30的上清液中PtCl62-的浓度从 7.90%、6.40% 下降到 5.30%,GS-45的上清液中Pt的含量为24.02%;EPS中Pt的含量最少  (图3(a))。结果表明,Pt主要分布在细胞内部。进一步分析表明Pt通过转运蛋白进入GS-10、GS-20 和 GS-30 的细胞内,并与藻蓝蛋白螯合 (藻胆蛋白中Pt的含量分别为 8.56、10.25、17.58 mg/(mg 藻胆蛋白) (图3(b))。由于PtCl62-在藻细胞富集后的分解、螯合,EPS和藻细胞(无EPS)的Zeta电位逐渐增加 (图3(c, d))。


▲图3 (a) Pt在G.sulfuraria 细胞、EPS 和上清液中的分布;(b) G.sulfuraria藻胆蛋白中Pt的含量;(c) EPS 的 Zeta 电位;(d):G.sulfuraria细胞(无EPS)的Zeta电位(来源:ScienceDirect)


综上所述,G.sulfuraria可以有效的去除低于30ppm的PtCl62−,为PtCl62−类负电金属配合物的生物去除提供了一种新方法。


参考文献

[1Meng, Y., Li, A., Li, H., Shen, Z., Ma,T., Liu, J., Zhou, Z., Feng, Q., Sun, Y.*. Effect of membrane blocking onattached cultivation of microalgae. Journal of Cleaner Production, 2021, 284,124695. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124695

[2] Shen,Z., Long, F., Ma, T., Li, H., Li, A., Feng, Q., Liu, J., Sun, Y.*. Keggin-type(Mo-V-Pheteropolyacidscatalyzed selective hydrothermal oxidation of microalgae for low nitrogenbiofuel production. ChemSusChem, 2020, 13(22),6016-6027. https://doi.org/10.1002/cssc.202001817

[3] Li, H., Zhang, Y., Liu, J., Shen, Z., Li,A., Ma, T., Feng, Q., Sun, Y.*. Treatment of high-nitrate wastewater mixturesfrom MnO2 industry by Chlorella vulgaris. BioresourceTechnology, 2019,291:121836. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121836


联系作者:

孙英强,副教授,安徽大学化学化工学院


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