一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑及其制備與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑及其制備與應(yīng)用，屬于污水處理材料生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。該吸附劑由黃綠木霉真菌純培養(yǎng)活菌、玉米芯顆粒及包埋劑制成，粒徑4-6mm；制備：黃綠木霉菌經(jīng)培養(yǎng)、無菌水洗滌后獲得分生孢子懸液，玉米芯經(jīng)洗滌、干燥、粉碎后篩選粒徑為1-2mm的顆粒，分生孢子經(jīng)吸附、包埋、培養(yǎng)、凍干，即成。應(yīng)用：取黃綠木霉顆粒吸附劑，加入到含鈾水溶液中，震蕩，吸附。本發(fā)明制備的顆粒吸附劑成本低廉、操作簡便、不會造成二次污染，且易于從水溶液中分離，可重復(fù)使用，能有效吸附并回收水溶液中的鈾離子。
【專利說明】一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑及其制備與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水吸附劑及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑及其制備與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]生物吸附法處理含重金屬廢水是一個新興的研究領(lǐng)域。生物吸附法作為處理重金屬污染的一項新技術(shù)，與其它同類技術(shù)如蒸發(fā)、化學(xué)沉淀、活性炭吸附、離子交換樹脂電滲析等相比，具有吸附成本低、效率高、不會造成二次污染等特點，在處理含重金屬廢水方面有著廣闊的應(yīng)用前景。大量研究表明，多種微生物如細菌、真菌和藻類等均可被用于重金屬離子的生物吸附。其中絲狀真菌如.arrhizus> PeniciIlium chrysogenum、Trichoderma viride、Aspergillus等已被證明對 Cu2+、Cr6+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Zn2+ 等多種金屬離子有較強的吸附能力，同時具有安全、產(chǎn)量高、易于培養(yǎng)和生長的優(yōu)良特性。
[0003]除以上優(yōu)良特性外，從操作可行性及經(jīng)濟性方面考慮，微生物吸附劑還應(yīng)具有以下條件:理想的粒度、形狀、機械強度，以便在連續(xù)流系統(tǒng)中應(yīng)用；高效、快速、廉價的水溶液兩相分離性；可重復(fù)使用性，且再生時吸附劑損失量小，吸附量不受影響等。微生物細胞固定化處理，是成功實現(xiàn)以上條件的主要技術(shù)之一。固定化技術(shù)是利用化學(xué)的或物理的手段將游離細胞定位于限定的空間區(qū)域，并使之成為不懸浮于水仍保持生物活性，并可反復(fù)利用的方法。與游離細胞相比，固定化細胞具有效率更高、穩(wěn)定性強、反應(yīng)易于控制、菌種高純高效、微生物濃度高、污泥量少、固液分離效果好、活性不易喪失等優(yōu)點，在環(huán)境生物工程中越來越受到關(guān)注。目前對微生物細胞的固定化主要采用單一載體，包括海藻酸鈉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚胺酯、硅藻土等。本發(fā)明為了進一步提高固定化顆粒的性能，采用了雙載體固定法——以廉價的玉米芯顆粒為核心載體，輔以低濃度的海藻酸鈉進行包埋，達到了良好的效果。
[0004]黃綠木霉菌是一類適應(yīng)能力強，生長迅速，能高效利用纖維素的一類絲狀真菌。截止目前，對固定化處理的黃綠木霉吸附水溶液中鈾等重金屬離子的能力，國內(nèi)外尚未見相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)所要解決的技術(shù)問題是提供一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑及其制備與應(yīng)用，該發(fā)明成本低廉、制作過程簡單，所獲得吸附劑機械強度高、易于實現(xiàn)與水溶液的兩相分離、可重復(fù)使用，對含鈾廢水有良好的處理效果。
[0006]一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑，其特征在于包括下列原料:黃綠木霉菌分生孢子懸液濃度為IO6個/ml，使用量為10ml、玉米芯顆粒0.15g，黃綠木霉顆粒吸附劑粒徑為4_6mm。
[0007]所述黃綠木霉菌分生孢子懸液的制備方法為:將黃綠木霉菌接種至PDA固體培養(yǎng)基，28°C靜置培養(yǎng)5-6d至產(chǎn)生分生孢子，用5ml無菌蒸餾水洗滌菌體表面，制成分生孢子懸液，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)孢子濃度至IO6個/ml。
[0008]所述玉米芯顆粒的粒徑優(yōu)選為l_2mm。
[0009]所述玉米芯顆粒的制備方法為:將玉米芯用清水洗滌，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎機將玉米芯粉碎，篩選粒徑在l_2mm的顆粒，121°C高壓蒸汽滅菌30min，室溫冷卻。
[0010]一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的制備方法:將黃綠木霉菌接種至PDA固體培養(yǎng)基，28°C靜置培養(yǎng)5-6d至產(chǎn)生分生孢子，用5ml無菌蒸餾水洗滌菌體表面，制成分生孢子懸液，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)孢子濃度至IO6個/ml ;將玉米芯用清水洗滌，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎機將玉米芯粉碎，篩選粒徑在l_2mm的顆粒，121°C高壓蒸汽滅菌30min,室溫冷卻；在無菌條件下,在50ml離心管中加入0.15g玉米芯顆粒,加入IOml分生孢子懸液，輕微震蕩混勻后，室溫靜置48h，分生孢子在玉米芯顆粒表面的吸附量約為6 X IO7個分生孢子/g ;將吸附分生孢子的玉米芯顆粒，轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為1%的海藻酸鈉溶液中，室溫靜置30min，然后將玉米芯顆粒轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為5%的CaCl2溶液中，室溫靜置20min后，加入到IOml質(zhì)量分數(shù)0.9%的生理鹽水中，室溫震蕩2min，過濾取玉米芯顆粒，重復(fù)洗滌I次；將包埋黃綠木霉分生孢子的玉米芯顆粒加入IOOml PD液體培養(yǎng)基中，28°C，130r/min震蕩培養(yǎng)48h，過濾，獲得顆粒培養(yǎng)物，將所獲顆粒培養(yǎng)物放入冷凍干燥機，_65°C條件下干燥72h，即獲得黃綠木霉顆粒吸附劑。
[0011]一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的應(yīng)用，處理含鈾廢水的方法為:調(diào)節(jié)待處理的含鈾廢水的PH為3.28-8.63，然后加入顆粒吸附劑，震蕩，吸附，其中含鈾廢水的濃度為25Pg/ml，含鈾廢水和吸附劑的比例為50ml:0.03g，吸附溫度為14_30°C，吸附時間為0.5h-24h，震蕩速度為145r/min。
[0012]所述調(diào)節(jié)pH值為用0.lmol/L的HCl/NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH。
[0013]所述pH 優(yōu)選 6.23。
[0014]所述溫度優(yōu)選28°C，吸附時間優(yōu)選6h。
[0015]本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明制備的黃綠木霉顆粒吸附劑成本低廉，制備方法簡便，穩(wěn)定性強，固液分離效果好，可重復(fù)使用，不會造成二次污染；
(2)本發(fā)明的黃綠木霉顆粒吸附劑對含鈾廢水中鈾離子的吸附率高，吸附效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1:pH值對吸附劑吸附水溶液中鈾離子的影響；
圖2:吸附時間對吸附劑吸附水溶液中鈾離子的影響；
圖3:溫度對吸附劑吸附水溶液中鈾離子的影響；
圖4:離子強度對吸附劑吸附水溶液中鈾離子的影響；
圖5:黃綠木霉顆粒吸附劑的掃描電鏡照片；
圖6:黃綠木霉顆粒吸附劑吸附水溶液中鈾離子后的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例和附圖1、2、3、4、5、6，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0018]實施例1
將 黃綠木霉接種至PDA固體培養(yǎng)基，28°C靜置培養(yǎng)5-6d至產(chǎn)生分生孢子，用5ml無菌蒸餾水洗滌菌體表面，制成分生孢子懸液，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)孢子濃度至IO6個/ml。將玉米芯用清水洗滌，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎機將玉米芯粉碎，篩選粒徑在l_2mm的顆粒，121°C高壓蒸汽滅菌30min，室溫冷卻。在無菌條件下，在50ml離心管中加入0.15g玉米芯顆粒，加入IOml分生孢子懸液，輕微震蕩混勻后，室溫靜置48h，分生孢子在玉米芯顆粒表面的吸附量約為6 X IO7個分生孢子/g。將吸附分生孢子的玉米芯顆粒，轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為1%的海藻酸鈉溶液中，室溫靜置30min，然后將玉米芯顆粒轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為5%的CaCl2溶液中，室溫靜置20min后，加入到IOml質(zhì)量分數(shù)0.9%的生理鹽水中，室溫震蕩2min，過濾取玉米芯顆粒，重復(fù)洗滌I次。將包埋黃綠木霉分生孢子的玉米芯顆粒加Λ 100ml ro液體培養(yǎng)基中，28°C，130r/min震蕩培養(yǎng)48h，過濾，獲得顆粒培養(yǎng)物。將所獲顆粒培養(yǎng)物放入冷凍干燥機，_65°C條件下干燥72h，即獲得黃綠木霉顆粒吸附劑。
[0019]本發(fā)明使用的黃綠木霉菌株為參考文獻[I]中的菌株。該發(fā)明所述的黃綠木霉顆粒吸附劑的制備方法不僅限于該發(fā)明中使用的菌株，也適用于國內(nèi)外已公開的、或?qū)嶒炇易孕斜２氐母鞣N黃綠木霉菌株。
[0020][I]楊謙，孫冬梅，張晶.黃綠木霉菌原生質(zhì)體誘變育種研究.微生物學(xué)通報.2005，32(4): 62~67.用實施例1制備得到的顆粒吸附劑進行以下實施例2-5中的去除水溶液中鈾離子的吸附實驗。
[0021]實施例2
準確移取50ml，25Pg/ml的鈾標溶液于150ml的錐形瓶中，用0.lmol/L的HCl/NaOH調(diào)節(jié)pH值，使pH值在3.28-8.63之間。加入0.03g黃綠木霉顆粒吸附劑，在28°C，145r/min的恒溫振蕩器上吸附12h。13000r/min室溫離心5min，取上清，用偶氮胂III光度法測定溶液中鈾離子的濃度。
[0022]鈾離子的吸附量按照以下公式計算(下同):
式中:qe —吸附量，mg/g ;K—鈾溶液的體積，L -,Ce —鈾離子溶液平衡濃度，mg/L 'C0 —鈾離子溶液初始濃度，mg/L ； m 一吸附劑質(zhì)量，go
[0023]結(jié)果如表1所示:
表1黃綠木霉顆粒吸附劑在不同pH值條件下對鈾離子的吸附效果
【權(quán)利要求】
1.一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑，其特征在于包括下列原料:黃綠木霉菌分生孢子懸液濃度為IO6個/ml，使用量為10ml、玉米芯顆粒0.15g，黃綠木霉顆粒吸附劑粒徑為4_6mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑，其特征是黃綠木霉菌分生孢子懸液的制備方法為:將黃綠木霉菌接種至PDA固體培養(yǎng)基，28°C靜置培養(yǎng)5-6d至產(chǎn)生分生孢子，用5ml無菌蒸餾水洗滌菌體表面，制成分生孢子懸液，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)孢子濃度至IO6個/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑，其特征是所述玉米芯顆粒的粒徑優(yōu)選為l_2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑，其特征是玉米芯顆粒的制備方法為:將玉米芯用清水洗滌，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎機將玉米芯粉碎，篩選粒徑在1_2_的顆粒，121°C高壓蒸汽滅菌30min，室溫冷卻。
5.一種權(quán)利要求1所述的處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的制備方法，其特征在于:將黃綠木霉菌接種至PDA固體培養(yǎng)基，28°C靜置培養(yǎng)5-6d至產(chǎn)生分生孢子，用5ml無菌蒸餾水洗滌菌體表面，制成分生孢子懸液，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)孢子濃度至IO6個/ml ;將玉米芯用清水洗滌，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎機將玉米芯粉碎，篩選粒徑在l_2mm的顆粒，121°C高壓蒸汽滅菌30min，室溫冷卻；在無菌條件下，在50ml離心管中加入0.15g玉米芯顆粒，加入IOml分生孢子懸液，輕微震蕩混勻后，室溫靜置48h，分生孢子在玉米芯顆粒表面的吸附量約為6 X IO7個分生孢子/g ;將吸附分生孢子的玉米芯顆粒，轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為1%的海藻酸鈉溶液中，室溫靜置30min，然后將玉米芯顆粒轉(zhuǎn)移到IOml質(zhì)量分數(shù)為5%的CaCl2溶液中，室溫靜置20min后，加入到IOml質(zhì)量分數(shù)0.9%的生理鹽水中，室溫震蕩2min，過濾取玉米芯顆粒，重復(fù)洗滌I次；將包埋黃綠木霉分生孢子的玉米芯顆粒加入IOOml H)液體培養(yǎng)基中，28°C，130r/min震蕩培養(yǎng)48h，過濾，獲得顆粒培養(yǎng)物，將所獲顆粒培養(yǎng)物放入冷凍干燥機，_65°C條件下干燥72h，即獲得黃綠木霉顆粒吸附劑。
6.一種如權(quán)利要求1所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的應(yīng)用，其特征是處理含鈾廢水的方法為:調(diào)節(jié)待處理的含鈾廢水的pH為3.28-8.63，然后加入顆粒吸附齊U，震蕩，吸附，其中含鈾廢水的濃度為25Pg/ml，含鈾廢水和吸附劑的比例為50ml:0.03g,吸附溫度為14-30°C，吸附時間為0.5h-24h，震蕩速度為145r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的應(yīng)用，其特征在于:所述調(diào)節(jié)PH值為用0.lmol/L的HCl/NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的應(yīng)用，其特征在于:所述PH優(yōu)選6.23。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種處理含鈾廢水的黃綠木霉顆粒吸附劑的應(yīng)用，其特征在于:所述溫度優(yōu)選28°C，吸附時間優(yōu)選6h。
【文檔編號】C02F3/34GK103949224SQ201410167266
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】李敏, 張志賓, 馬騰騰, 王金扣, 劉云海, 于梁梁 申請人:東華理工大學(xué)