专利名称：利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法
技术领域：
本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法。
背景技术：
现代工业不断发展的同时，也给环境带来了巨大的压力。电镀、采矿、冶炼、制革等行业排放的重金属进入水环境系统，不仅对生态环境造成了严重影响，还严重危害了人类的身体健康，因此必须对这些行业产生的含重金属废水进行分离净化以控制其污染。传统的重金属分离方法主要包括化学沉淀法、离子交换法、电化学法、溶剂萃取法、膜分离法等，这些处理方法在一定程度上取得了良好的效果，但其主要缺点在于运行成本高，且易生成二次污染，尤其在处理大流量、低浓度金属(1 150mg/L)废水时，其缺点尤为显著。生物吸附技术是环境领域近年来迅速发展起来的处理工业污染废水的新技术，它以各种生物体(自然界的生物体或其死亡体)吸附废水中的重金属离子。与传统方法相比，生物方法具有吸附容量大、选择性强、吸附效率高、能耗低、操作简单、经济上可行性等优点，能有效地处理和净化含低浓度重金属离子的废水。相对于传统的重金属分离方法， 生物吸附法处理含重金属废水由于其优越的特性今年来成为各国科研工作者研究的热点。 现阶段人们研究的生物吸附剂有高分子有机物(如纤维素、半纤维素、木质素等)、藻类、细菌、霉菌、酵母菌等微生物，而关放线菌用做生物吸附剂则鲜有报道。现在研究方向主要集中在发酵工业的各种废弃菌及海洋中繁殖的藻类上。本课题组拥有两株能发酵生产聚赖氨酸的菌株北里孢菌(Kitasatospora sp PL6-3 CCTCC M205012)，小白链霉菌(Sti^ptomyces albulus PD-I CCTCC M2011043)，在其发酵生产聚赖氨酸过程会产生大量的废弃菌体。研究发现这些废弃菌体能够有效的去除废水中的重金属离子，将这些发酵废弃物制备成生物吸附剂不仅可以降低废水中重金属离子去除的成本，而且可以有效的利用废弃物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用废弃的链霉菌为原料来制备生物吸附剂的方法及去除废水中重金属离子的方法，为废弃链霉菌的综合利用和重金属废水的处理开发一条新途径。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下—种利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，以利用链霉菌发酵生产聚赖氨酸过程中产生的废菌体制备重金属吸附剂，并利用该吸附剂吸附去除废水中的重金属
1 子。其中，所述的链霉菌为北里孢菌PL6-3 (Kitasatospora sp) CCTCC M205012 (中国专利申请号 200510037774. 2)和 / 或小白链霉菌 PD-1 (Sti^ptomyces albulus)CCTCC M2011043(中国专利申请号 201110049986. 8)。
其中，所述的废菌体，为经过发酵生产聚赖氨酸结束后，固液分离得到的菌体。其中，废菌体制备重金属吸附剂的方法包括如下步骤(1)把废菌体于50 60°C烘干，粉碎，过筛，收集30 50目颗粒；(2)把步骤(1)得到的颗粒浸泡于盐酸中，在30 35°C下，搅拌或震荡处理4 6h,过滤，弃上清液，收集沉淀物；(3)将步骤⑵得到的沉淀物于50 60°C烘干，粉碎，过筛，收集30 50目颗粒即为重金属吸附剂。步骤⑵中，所述的盐酸浓度为100 200mg/L。步骤O)中，盐酸体积重量为颗粒重量的100 200倍。其中，所述的重金属废水为包含Cr6+、Cr3+、ai2+、Cd2+、CU2+、Mn2+、Hg2+、Ni2+、和 Co2+ 中的任意一种或几种的废水；重金属离子总浓度小于等于1000mg/L。其中，利用该吸附剂吸附去除废水中的重金属离子，其中，对于每Ig干重/L的吸附剂处理2 100mg/L的重金属离子；吸附过程伴随搅拌或震荡，废水pH值为1 7 (优选 pHl 3)，温度为20 40°C，吸附时间为20 Mh。有益效果本发明制备的生物吸附剂所选用的主要原料是发酵生产聚赖氨酸过程中产生的废弃链霉菌，采用废弃链霉菌作为吸附原材料，具有如下优点(1)廉价，加工成本低。大规模的聚赖氨酸工业生产使废弃链霉菌来源非常广泛；(2)来源稳定、易于获得；(3)安全。该链霉菌具有无毒性、易生长的特点。(4)综合利用，变废为宝，同时为高效利用废弃生物质提供了有效的处理方法。
图1为聚赖氨酸发酵废菌体Kitasatospora sp PL6-3吸附六价铬前后傅里叶变换红外光谱图。图2为聚赖氨酸发酵废菌体Kitasatospora sp PL6-3在30°C，pH为2时对六价铬的吸附等温线。图3为聚赖氨酸发酵废菌体Kitasatospora sp PL6-3对六价铬的吸附等温线进行线性拟合的Langmuir等温吸附方程方程
具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1 废菌体化学处理方法的确定。废菌体化学预处理方式的确定是通过以下对实验室模拟铬废水的吸附实验确定的称取5g吸附质于5个500mL三角瓶中，分别加入200mL浓度为100mg/L的EDTA、HC1、 NaOHXaCI2和DMSO洗脱液，在30°C的摇床中lOOr/min震荡处理4h，中性滤纸过滤，弃上清液，将滤纸上吸附质收集烘干。再将用不同的预处理方法处理过的菌体Ig置于50mg/L的重铬酸钾溶液中常温下200rpm吸附Mh，离心后保留上清液，采用二苯碳酰二胼分光光度法检测上清液中六价铬含量。不同的预处理方式对菌体吸附Cr6+的效果(表1)表明菌体经过碱化、酸化、钙化、去离子化和极性化等预处理后，菌体的吸附能力发生了很大的变化。 其中以酸化处理的效果最好，其吸附率由60%提高到了 85%。而钙化处理的菌体吸附能力明显下降。因此，选用HCl对发酵废弃生物质进行预处理。表1预处理对菌体吸附Cr6+能力影响
权利要求
1.一种利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，以利用链霉菌发酵生产聚赖氨酸过程中产生的废菌体制备重金属吸附剂，并利用该吸附剂吸附去除废水中的重金属离子。
2.根据权利要求1所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，所述的链霉菌为北里孢菌PL6-3 (Kitasatospora sp) CCTCC M205012和/或小白链霉菌 PD-I(Streptomyces albulus)CCTCC M2011043。
3.根据权利要求1所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，废菌体制备重金属吸附剂的方法包括如下步骤(1)把废菌体于50 60°C烘干，粉碎，过筛，收集30 50目颗粒；(2)把步骤(1)得到的颗粒浸泡于盐酸中，在30 35°C下，搅拌或震荡处理4 他，过滤，弃上清液，收集沉淀物；(3)将步骤( 得到的沉淀物于50 60°C烘干，粉碎，过筛，收集30 50目颗粒即为重金属吸附剂。
4.根据权利要求3所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，步骤O)中，所述的盐酸浓度为100 200mg/L。
5.根据权利要求3所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，步骤O)中，盐酸体积重量为颗粒重量的100 200倍。
6.根据权利要求1所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，所述的重金属废水为包含Cr6+、Cr3+、Zn2\ Cd2+、Cu2+、Mn2+、Hg2+、Ni2+和Co2+中的任意一种或几种的废水；重金属离子总浓度小于等于1000mg/L。
7.根据权利要求1所述的利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，其特征在于，利用该吸附剂吸附去除废水中的重金属离子，其中，对于每Ig干重/L的吸附剂处理 2 100mg/L的重金属离子；吸附过程伴随搅拌或震荡，废水pH值为1 7，温度为20 40°C，吸附时间为20 Mh。
全文摘要
本发明公开了一种利用聚赖氨酸生产废菌体处理重金属废水的方法，以利用链霉菌发酵生产聚赖氨酸过程中产生的废菌体制备重金属吸附剂，并利用该吸附剂吸附去除废水中的重金属离子。本发明制备生物吸附剂所选用的原料是聚赖氨酸发酵生产后的废菌体，加工成本低，综合利用，变废为宝；对重金属离子吸附时间短，吸附能力强；本发明的方法处理工艺简单、操作方便、适用范围广，能有效去除废水中的重金属离子。
文档编号C02F1/62GK102167417SQ20111006624
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者仲兆祥, 冯小海, 徐虹, 曹玉娟, 李莎, 欧阳平凯 申请人:南京工业大学