一种利用QXT-31-Mn降解磺胺甲恶唑的方法

本发明属于污水处理，尤其涉及一种利用qxt-31-mn降解磺胺甲恶唑的方法。

背景技术：

1、磺胺甲恶唑(smx)因其卓越的抗菌效果，已广泛应用于人类、畜牧业和水产养殖的细菌感染治疗中。然而，使用后的smx通过多种途径进入污水处理厂，但污水处理厂难以完全去除该抗生素，导致其成为污染河流的点源。目前，污水处理厂主要依靠活性污泥系统来去除抗生素。在传统污水处理中，smx的去除主要依赖于污泥的吸附和生物降解过程，然而这些过程往往较为缓慢。

2、近年来，生物电化学系统(bess)因能够利用电活性微生物在阳极或阴极上实现抗生素的氧化或还原，从而有效去除抗生素，受到广泛关注。现有的bess研究大多集中在阳极部分，对阴极室的研究则相对不足。在大多数生物电化学系统中，阴极反应通常是非生物的，常见的是氧气或铁氰化物的还原。铁氰化物作为阴极反应物具有理想特性，不受溶解度限制，且与氧浓度无关。然而，其对微生物的毒性限制了在bes中的应用。此外，氧气在固体电极上的还原动力学较慢，且在水中的溶解度较低，这对氧作为氧化剂的实际应用构成了挑战。针对这些局限，很多非生物阴极bes研究致力于提升固体电极上氧还原的效率，以推动微生物燃料电池的发展。

3、基于上述背景，一些研究尝试使用生物矿化的锰氧化物作为氧的替代品。在这种替代方案中，氧作为最终电子受体，通过锰离子与锰氧化物的氧化还原对在阴极反应中发挥氧化还原介质的作用。

4、现有生物电化学系统(bes)中的阴极大多依赖非生物反应(如氧气或铁氰化物的还原)，在性能和微生物兼容性方面存在局限性。另外，确保所设计的生物电化学系统在长时间运行中具备稳定性，并验证其在抗生素降解过程中的可持续性，以实现实际应用的可能性。因此，开发由锰氧化菌和锰氧化物构成的生物锰阴极，并优化其结构和性能，以实现稳定的电子传递和高效的smx降解。

技术实现思路

1、本发明提供了一株保藏编号为cgmccno.32889的节杆菌qxt-31-mn，所述qxt-31-mn的分类学命名为arthrobactersp.。

2、本发明还提供了一种利用上述节杆菌qxt-31-mn制备的阴极，所述阴极的制备方法包括以下步骤：

3、(1)培养qxt-31-mn，获得qxt-31-mn菌液；

4、(2)在容器中放入阴极，使用含有0.2-1mm的mn2+的培养基培养qxt-31-mn以促使其氧化锰生成锰氧化物沉积在上面。

5、优选地，所述步骤(1)中培养qxt-31-mn使用的培养基为pyg培养基。

6、更优选地，所述步骤(1)中培养qxt-31-mn时在pyg培养基中要加入hepes缓冲液。

7、更优选地，所述步骤(2)中mn2+的浓度为0.4mm。

8、更优选地，所述步骤(2)中mn2+来自mncl2。

9、本发明还提供了一种降解磺胺甲恶唑的方法，所述方法包括以下步骤：

10、(1)在双室微生物电化学系统的阳极室接种活性污泥并进行驯化，驯化好的生物膜会附着在阳极上；

11、(2)以上述阴极作为双室微生物电化学系统的阴极；

12、(3)在双室微生物电化学系统的阴极室和阳极室分别添加阴极和阳极电解液；

13、(4)外加-0.5至-1v外电压进行smx的降解。

14、优选地，所述步骤(3)中阴极电解液为pyg培养基。

15、更优选地，所述步骤(4)中外电压为-0.8v。

16、本发明还提供了上述节杆菌qxt-31-mn在制备降解磺胺甲恶唑产品中的应用。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、(1)通过生物锰阴极取代传统的铁氰化物等有毒阴极反应物，本发明提供了一种更安全、环保的阴极材料，减少了对微生物的毒性影响。

19、(2)利用电活性微生物与锰氧化物相结合的生物锰阴极，显著增强了电子传递效率，使得系统在长期运行中保持稳定，确保持续高效的抗生素降解。

20、(3)通过控制外接电阻和适度的外加电压调节系统性能，显著提高了电子传递和氧化还原反应效率，优化了生物电化学系统的整体性能。

21、qxt-31-mn的生物保藏说明：

22、保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；

23、保藏编号：cgmcc no.32889；

24、保藏日期：2024年12月03日；

25、保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；

26、分类学命名：节杆菌arthrobactersp.。

技术特征：

1.一株保藏编号为cgmcc no.32889的节杆菌qxt-31-mn，其特征在于，所述qxt-31-mn的分类学命名为arthrobactersp.。

2.一种利用权利要求1所述的节杆菌qxt-31-mn制备的阴极，其特征在于，所述阴极的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的阴极，其特征在于，所述步骤(1)中培养qxt-31-mn使用的培养基为pyg培养基。

4.根据权利要求3所述的阴极，其特征在于，所述步骤(1)中培养qxt-31-mn时在pyg培养基中要加入hepes缓冲液。

5.根据权利要求4所述的的阴极，其特征在于，所述步骤(2)中mn2+的浓度为0.4mm。

6.根据权利要求5所述的阴极，其特征在于，所述步骤(2)中mn2+来自mncl2。

7.一种降解磺胺甲恶唑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

8.根据权利7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中阴极电解液为pyg培养基。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中外电压为-0.8v。

10.权利要求1所述的节杆菌qxt-31-mn在制备降解磺胺甲恶唑产品中的应用。

技术总结
本发明公开了一种利用QXT‑31‑Mn降解磺胺甲恶唑的方法，属于污水处理技术领域。该QXT‑31‑Mn已于2024年12月03日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC NO.32889，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，分类学命名为节杆菌Arthrobactersp.。本发明利用QXT‑31‑Mn制得了一种更安全、环保的阴极材料，利用该阴极材料可对SMX进行高效降解。

技术研发人员：崔丹,逯洪利,柏耀辉,林慧,王东麟
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6