一种利用氯化钙处理毕赤酵母吸附废水中铑离子的方法与流程

本发明涉及一种利用氯化钙处理毕赤酵母吸附废水中铑离子的方法，属于污水处理领域。

背景技术：

为防止环境污染，工业废水需要经过处理，并达到标准后才可以排放。处理含重金属的污水处理方法有很多，如化学沉淀法、离子交换树脂法、活性炭吸附法、电解法和膜分离法等，但这些方法因操作繁琐并具有二次污染，都不够理想。

另一方面，含有稀贵金属的污水处理除了需考虑环境安全的因素外，资源回收也是不容忽视的一方面。传统稀贵金属二次资源回收主要采用物理化学法。其中固态废料的回收最常用的是火法冶金技术，其基本原理是利用冶金炉高温加热剥离非金属物质，使稀贵金属熔融于其它金属熔炼物料或熔盐中，再加以分离。火法冶金具有工艺简单和回收率高等特点，缺点是能耗大、容易产生二次污染，且一般火法过程回收的稀贵金属纯度不高。而从废水、废液等液态二次资源中回收稀贵金属的其它方法例如化学沉淀法、电解法、离子交换法、膜技术分离法和树脂吸附法等，虽然能够达到一定的效果，但在回收稀贵金属时，操作繁琐，投资和运行费用高，而且一般只能回收高浓度金属废液中的稀贵金属，回收过程中产生大量的次生废物，因此需要一种低成本且环保的稀贵金属二次资源循环利用方法。

技术实现要素：

为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种利用氯化钙处理毕赤酵母以增强其吸附废水中铑离子的新方法，通过控制毕赤酵母在废液pH、吸附温度、菌体浓度、吸附时间、菌体活性等方面的吸附条件，达到在废水中吸附铑离子的目的。

本发明的第一个目的是提供一种吸附废水中铑离子的方法，所述方法是用CaCl2对毕赤酵母进行处理，再将毕赤酵母以6～16g干重菌体/L废水的终浓度加入至废水中进行铑离子的吸附。

在本发明的一种实施方式中，所述对毕赤酵母进行处理是将菌体加入至0.1～0.3mol/L的CaCl2中，搅拌6-24h。

在本发明的一种实施方式中，所述方法调节污水的pH为9-11。

在本发明的一种实施方式中，所述方法调节污水的pH为11。

在本发明的一种实施方式中，所述毕赤酵母在加入至废水前经过灭活。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附的时间为120～240min。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附的菌体浓度为10g/L。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附的温度为30～45℃。

在本发明的一种实施方式中，吸附过程还进行搅拌。

在本发明的一种实施方式中，所述毕赤酵母经过菌体富集，所述富集是将毕赤酵母接种至种子培养基中，于30℃，200～220rpm的培养16～30h，再转接至发酵培养基中培养。

在本发明的一种实施方式中，所述转接是以10％体积比接种种子液。

在本发明的一种实施方式中，所述种子培养基是YEPD液体培养基；所述发酵培养基每L含有甘油20mL，H3PO4 20mL，K2SO4 1g，(NH4)2SO4 5g，CaSO4 0.1g，MgSO4 1g，PTM110mL。

本发明的有益效果：本发明提供了一种CaCl2预处理毕赤酵母以提高其对铑离子吸附效果的方法，经本发明的方法处理后的毕赤酵母，铑离子吸附能力提升比较明显，从20.3％提高至97.9％；且处理后的菌体活性对吸附效果没有明显影响，吸附率均能够达到90％以上。本发明操作简便、成本低，具有重要的工业应用价值。

附图说明

图1为预处理方式对吸附率的影响；

图2为吸附pH和吸附率的曲线关系；

图3为菌体活性对吸附率的影响；

图4为吸附时间对吸附率的影响；

图5为菌体浓度对吸附率和吸附量的影响；

图6为吸附温度和吸附的关系曲线；

具体实施方式

斜面培养基(g/L)：YPD固体培养基：蛋白胨20，酵母提取物10，葡萄糖20，琼脂15。

种子培养基：YEPD液体培养基(g/L)：蛋白胨20，酵母膏10，葡萄糖20。

5L发酵罐初始培养基(g/L)：甘油20(mL/L)，H3PO4 20(mL/L)，K2SO4 1，(NH4)2SO45，CaSO4 0.1，MgSO4 1，PTM1 10(mL/L)，pH 6.0。

细胞浓度进行测定：在600nm下检测发酵液的吸光度(OD600)，根据曲线DCW＝0.25×OD600，得细胞干重。

菌体含水率的测定：将收集好的菌体在60℃下烘干，烘干过程中不断测量其重量，直至其重量不再变化，此重量计为干重；含水率按公式计算：含水率＝[(湿重一干重)/湿重]×100％。

铑含量的测定：采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)，测定方法见参考文献《电镀液中铑含量的不同分析方法》(2006年公开)。

吸附量和吸附率的计算：测定废水中铑离子的初始浓度为初浓度(mg·L^-1)，吸附后的废水中铑离子浓度为终浓度(mg·L^-1)，吸附剂浓度为毕赤酵母菌体(g，根据含水率折合成干重计算)/含铑离子的废水体积(L)，根据如下公式计算：

吸附量＝(初浓度-终浓度)/毕赤酵母在废水中的浓度

吸附率＝[(初浓度-终浓度)]/终浓度×100％

实施例1

从YPD平板上面挑出单菌落接种到含50mL种子培养基的500mL的三角瓶中，于30℃，220r·min^-1的培养24h作为发酵罐培养的种子液。将该种子液以10％(体积比)的接种量接种到含1.2L发酵培养基的5L的发酵罐中培养16～36h。于7000rpm离心3～10min，收集菌体，用去离子水洗涤菌体2～3遍。

实施例2

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。以相同体积的去离子水为对照，采用上述相同的方法搅拌、洗涤、离心收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理60min，计算吸附率，结果如图1所示，不经CaCl2处理的毕赤酵母铑离子吸附率为20.3％，经CaCl2处理的毕赤酵母铑离子吸附率为78.2％。

实施例3

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，用NaOH和HCl调节pH＝1～11，将上述方法处理后的菌体加入至锥形瓶中，于30℃，200rpm处理120min，计算吸附率。结果如图2所示，pH为7～11时，吸附率超过84.9％，pH为9～11时，吸附率为92.5～97.1％。

实施例4

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。以按上述方法搅拌、洗涤后并于121℃高压(0.1MPa)灭活的菌体为对照，在相同的条件下离心、收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体加入至锥形瓶中，于30℃，200rpm处理240min，并于5min,10min,30min,60min,120min,180min,240min测定铑离子浓度，计算吸附率。结果如图3所示，原始菌体和灭活后的菌体吸附铑离子的吸附率均高于37.2％，处理60～240min后的菌体吸附率约为90％，且并无明显区别。

实施例5

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体加入至锥形瓶中，于25～30℃，200rpm处理240min，分别于5min、30min、60min、90min、120min、180min、240min测定铑离子浓度并计算吸附率。结果如图4所示，吸附时间为120min吸附率最高，达97.3％，吸附时间180min和240min的吸附率分别为95.2％和94.6％，吸附时间90min的吸附率为86.3％。

实施例6

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。按上述方法分别用0.2mol/L的CaCl2处理0.2g(干重)～1.6g(干重)的菌体。

配制若干瓶100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体分别加入至锥形瓶中，于25～30℃，200rpm处理120min，测定铑离子浓度并计算吸附率。结果如图5所示，菌体浓度为6g/L～16g/L时吸附率均达92.1％以上，其中，浓度为10g/L时，吸附率最高，为97.2％。

实施例7

用0.2mol/L的CaCl2将1g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体加入至锥形瓶中，分别于15～45℃(每5℃设置一个梯度)，200rpm处理120min，测定铑离子浓度并计算吸附率。结果如图6所示，温度为30～45℃时吸附效果较为理想，约91.9％以上；吸附温度为30℃时吸附率最高，达97.9％。

实施例8

用0.1～0.3mol/L的CaCl2将0.6～1.6g(干重)的毕赤酵母悬浮混匀，于磁力搅拌器缓慢搅拌6-24h，3000～5000rpm离心，用去离子水洗涤3～4次，离心收集菌体。

配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体加入至锥形瓶中，调节pH 9～11，于30～45℃，200～220rpm处理120～240min，测定铑离子浓度并计算吸附率。结果显示，CaCl2处理后的菌体在上述吸附条件下对铑离子的吸附率最高可达97.9％。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。