一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂及其制备与应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂及其制备与应用，属于污水处理材料生产制造【技术领域】。该吸附剂由黄绿木霉真菌纯培养活菌、玉米芯颗粒及包埋剂制成，粒径4-6mm；制备：黄绿木霉菌经培养、无菌水洗涤后获得分生孢子悬液，玉米芯经洗涤、干燥、粉碎后筛选粒径为1-2mm的颗粒，分生孢子经吸附、包埋、培养、冻干，即成。应用：取黄绿木霉颗粒吸附剂，加入到含铀水溶液中，震荡，吸附。本发明制备的颗粒吸附剂成本低廉、操作简便、不会造成二次污染，且易于从水溶液中分离，可重复使用，能有效吸附并回收水溶液中的铀离子。
【专利说明】一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂及其制备与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于废水吸附剂及其制备和应用领域，特别涉及一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂及其制备与应用。
【背景技术】
[0002]生物吸附法处理含重金属废水是一个新兴的研究领域。生物吸附法作为处理重金属污染的一项新技术，与其它同类技术如蒸发、化学沉淀、活性炭吸附、离子交换树脂电渗析等相比，具有吸附成本低、效率高、不会造成二次污染等特点，在处理含重金属废水方面有着广阔的应用前景。大量研究表明，多种微生物如细菌、真菌和藻类等均可被用于重金属离子的生物吸附。其中丝状真菌如.arrhizus> PeniciIlium chrysogenum、Trichoderma viride、Aspergillus等已被证明对 Cu2+、Cr6+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Zn2+ 等多种金属离子有较强的吸附能力，同时具有安全、产量高、易于培养和生长的优良特性。
[0003]除以上优良特性外，从操作可行性及经济性方面考虑，微生物吸附剂还应具有以下条件:理想的粒度、形状、机械强度，以便在连续流系统中应用；高效、快速、廉价的水溶液两相分离性；可重复使用性，且再生时吸附剂损失量小，吸附量不受影响等。微生物细胞固定化处理，是成功实现以上条件的主要技术之一。固定化技术是利用化学的或物理的手段将游离细胞定位于限定的空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性，并可反复利用的方法。与游离细胞相比，固定化细胞具有效率更高、稳定性强、反应易于控制、菌种高纯高效、微生物浓度高、污泥量少、固液分离效果好、活性不易丧失等优点，在环境生物工程中越来越受到关注。目前对微生物细胞的固定化主要采用单一载体，包括海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚胺酯、硅藻土等。本发明为了进一步提高固定化颗粒的性能，采用了双载体固定法——以廉价的玉米芯颗粒为核心载体，辅以低浓度的海藻酸钠进行包埋，达到了良好的效果。
[0004]黄绿木霉菌是一类适应能力强，生长迅速，能高效利用纤维素的一类丝状真菌。截止目前，对固定化处理的黄绿木霉吸附水溶液中铀等重金属离子的能力，国内外尚未见相关报道。
【发明内容】
[0005]本发所要解决的技术问题是提供一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂及其制备与应用，该发明成本低廉、制作过程简单，所获得吸附剂机械强度高、易于实现与水溶液的两相分离、可重复使用，对含铀废水有良好的处理效果。
[0006]一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂，其特征在于包括下列原料:黄绿木霉菌分生孢子悬液浓度为IO6个/ml，使用量为10ml、玉米芯颗粒0.15g，黄绿木霉颗粒吸附剂粒径为4_6mm。
[0007]所述黄绿木霉菌分生孢子悬液的制备方法为:将黄绿木霉菌接种至PDA固体培养基，28°C静置培养5-6d至产生分生孢子，用5ml无菌蒸馏水洗涤菌体表面，制成分生孢子悬液，用无菌蒸馏水调节孢子浓度至IO6个/ml。
[0008]所述玉米芯颗粒的粒径优选为l_2mm。
[0009]所述玉米芯颗粒的制备方法为:将玉米芯用清水洗涤，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎机将玉米芯粉碎，筛选粒径在l_2mm的颗粒，121°C高压蒸汽灭菌30min，室温冷却。
[0010]一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的制备方法:将黄绿木霉菌接种至PDA固体培养基，28°C静置培养5-6d至产生分生孢子，用5ml无菌蒸馏水洗涤菌体表面，制成分生孢子悬液，用无菌蒸馏水调节孢子浓度至IO6个/ml ;将玉米芯用清水洗涤，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎机将玉米芯粉碎，筛选粒径在l_2mm的颗粒，121°C高压蒸汽灭菌30min,室温冷却；在无菌条件下,在50ml离心管中加入0.15g玉米芯颗粒,加入IOml分生孢子悬液，轻微震荡混匀后，室温静置48h，分生孢子在玉米芯颗粒表面的吸附量约为6 X IO7个分生孢子/g ;将吸附分生孢子的玉米芯颗粒，转移到IOml质量分数为1%的海藻酸钠溶液中，室温静置30min，然后将玉米芯颗粒转移到IOml质量分数为5%的CaCl2溶液中，室温静置20min后，加入到IOml质量分数0.9%的生理盐水中，室温震荡2min，过滤取玉米芯颗粒，重复洗涤I次；将包埋黄绿木霉分生孢子的玉米芯颗粒加入IOOml PD液体培养基中，28°C，130r/min震荡培养48h，过滤，获得颗粒培养物，将所获颗粒培养物放入冷冻干燥机，_65°C条件下干燥72h，即获得黄绿木霉颗粒吸附剂。
[0011]一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的应用，处理含铀废水的方法为:调节待处理的含铀废水的PH为3.28-8.63，然后加入颗粒吸附剂，震荡，吸附，其中含铀废水的浓度为25Pg/ml，含铀废水和吸附剂的比例为50ml:0.03g，吸附温度为14_30°C，吸附时间为0.5h-24h，震荡速度为145r/min。
[0012]所述调节pH值为用0.lmol/L的HCl/NaOH溶液调节溶液pH。
[0013]所述pH 优选 6.23。
[0014]所述温度优选28°C，吸附时间优选6h。
[0015]本发明的有益效果
(1)本发明制备的黄绿木霉颗粒吸附剂成本低廉，制备方法简便，稳定性强，固液分离效果好，可重复使用，不会造成二次污染；
(2)本发明的黄绿木霉颗粒吸附剂对含铀废水中铀离子的吸附率高，吸附效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1:pH值对吸附剂吸附水溶液中铀离子的影响；
图2:吸附时间对吸附剂吸附水溶液中铀离子的影响；
图3:温度对吸附剂吸附水溶液中铀离子的影响；
图4:离子强度对吸附剂吸附水溶液中铀离子的影响；
图5:黄绿木霉颗粒吸附剂的扫描电镜照片；
图6:黄绿木霉颗粒吸附剂吸附水溶液中铀离子后的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例和附图1、2、3、4、5、6，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0018]实施例1
将 黄绿木霉接种至PDA固体培养基，28°C静置培养5-6d至产生分生孢子，用5ml无菌蒸馏水洗涤菌体表面，制成分生孢子悬液，用无菌蒸馏水调节孢子浓度至IO6个/ml。将玉米芯用清水洗涤，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎机将玉米芯粉碎，筛选粒径在l_2mm的颗粒，121°C高压蒸汽灭菌30min，室温冷却。在无菌条件下，在50ml离心管中加入0.15g玉米芯颗粒，加入IOml分生孢子悬液，轻微震荡混匀后，室温静置48h，分生孢子在玉米芯颗粒表面的吸附量约为6 X IO7个分生孢子/g。将吸附分生孢子的玉米芯颗粒，转移到IOml质量分数为1%的海藻酸钠溶液中，室温静置30min，然后将玉米芯颗粒转移到IOml质量分数为5%的CaCl2溶液中，室温静置20min后，加入到IOml质量分数0.9%的生理盐水中，室温震荡2min，过滤取玉米芯颗粒，重复洗涤I次。将包埋黄绿木霉分生孢子的玉米芯颗粒加Λ 100ml ro液体培养基中，28°C，130r/min震荡培养48h，过滤，获得颗粒培养物。将所获颗粒培养物放入冷冻干燥机，_65°C条件下干燥72h，即获得黄绿木霉颗粒吸附剂。
[0019]本发明使用的黄绿木霉菌株为参考文献[I]中的菌株。该发明所述的黄绿木霉颗粒吸附剂的制备方法不仅限于该发明中使用的菌株，也适用于国内外已公开的、或实验室自行保藏的各种黄绿木霉菌株。
[0020][I]杨谦，孙冬梅，张晶.黄绿木霉菌原生质体诱变育种研究.微生物学通报.2005，32(4): 62~67.用实施例1制备得到的颗粒吸附剂进行以下实施例2-5中的去除水溶液中铀离子的吸附实验。
[0021]实施例2
准确移取50ml，25Pg/ml的铀标溶液于150ml的锥形瓶中，用0.lmol/L的HCl/NaOH调节pH值，使pH值在3.28-8.63之间。加入0.03g黄绿木霉颗粒吸附剂，在28°C，145r/min的恒温振荡器上吸附12h。13000r/min室温离心5min，取上清，用偶氮胂III光度法测定溶液中铀离子的浓度。
[0022]铀离子的吸附量按照以下公式计算(下同):
式中:qe —吸附量，mg/g ;K—铀溶液的体积，L -,Ce —铀离子溶液平衡浓度，mg/L 'C0 —铀离子溶液初始浓度，mg/L ； m 一吸附剂质量，go
[0023]结果如表1所示:
表1黄绿木霉颗粒吸附剂在不同pH值条件下对铀离子的吸附效果
【权利要求】
1.一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂，其特征在于包括下列原料:黄绿木霉菌分生孢子悬液浓度为IO6个/ml，使用量为10ml、玉米芯颗粒0.15g，黄绿木霉颗粒吸附剂粒径为4_6mm。
2.根据权利要求1所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂，其特征是黄绿木霉菌分生孢子悬液的制备方法为:将黄绿木霉菌接种至PDA固体培养基，28°C静置培养5-6d至产生分生孢子，用5ml无菌蒸馏水洗涤菌体表面，制成分生孢子悬液，用无菌蒸馏水调节孢子浓度至IO6个/ml。
3.根据权利要求1所述一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂，其特征是所述玉米芯颗粒的粒径优选为l_2mm。
4.根据权利要求1所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂，其特征是玉米芯颗粒的制备方法为:将玉米芯用清水洗涤，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎机将玉米芯粉碎，筛选粒径在1_2_的颗粒，121°C高压蒸汽灭菌30min，室温冷却。
5.一种权利要求1所述的处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的制备方法，其特征在于:将黄绿木霉菌接种至PDA固体培养基，28°C静置培养5-6d至产生分生孢子，用5ml无菌蒸馏水洗涤菌体表面，制成分生孢子悬液，用无菌蒸馏水调节孢子浓度至IO6个/ml ;将玉米芯用清水洗涤，干燥箱60°C烘干12h至恒重，用粉碎机将玉米芯粉碎，筛选粒径在l_2mm的颗粒，121°C高压蒸汽灭菌30min，室温冷却；在无菌条件下，在50ml离心管中加入0.15g玉米芯颗粒，加入IOml分生孢子悬液，轻微震荡混匀后，室温静置48h，分生孢子在玉米芯颗粒表面的吸附量约为6 X IO7个分生孢子/g ;将吸附分生孢子的玉米芯颗粒，转移到IOml质量分数为1%的海藻酸钠溶液中，室温静置30min，然后将玉米芯颗粒转移到IOml质量分数为5%的CaCl2溶液中，室温静置20min后，加入到IOml质量分数0.9%的生理盐水中，室温震荡2min，过滤取玉米芯颗粒，重复洗涤I次；将包埋黄绿木霉分生孢子的玉米芯颗粒加入IOOml H)液体培养基中，28°C，130r/min震荡培养48h，过滤，获得颗粒培养物，将所获颗粒培养物放入冷冻干燥机，_65°C条件下干燥72h，即获得黄绿木霉颗粒吸附剂。
6.一种如权利要求1所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的应用，其特征是处理含铀废水的方法为:调节待处理的含铀废水的pH为3.28-8.63，然后加入颗粒吸附齐U，震荡，吸附，其中含铀废水的浓度为25Pg/ml，含铀废水和吸附剂的比例为50ml:0.03g,吸附温度为14-30°C，吸附时间为0.5h-24h，震荡速度为145r/min。
7.根据权利要求6所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的应用，其特征在于:所述调节PH值为用0.lmol/L的HCl/NaOH溶液调节溶液pH。
8.根据权利要求6所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的应用，其特征在于:所述PH优选6.23。
9.根据权利要求6所述的一种处理含铀废水的黄绿木霉颗粒吸附剂的应用，其特征在于:所述温度优选28°C，吸附时间优选6h。
【文档编号】C02F3/34GK103949224SQ201410167266
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】李敏, 张志宾, 马腾腾, 王金扣, 刘云海, 于梁梁 申请人:东华理工大学