CN107096507A - 一种处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用胶质芽胞杆菌处理含Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺废水的新型微生物吸附剂，属于环境微生物技术领域。本发明采用的胶质芽孢杆菌是经过特定培养条件培养出的菌种，利用特定的培养基，大规模培养胶质芽孢杆菌，并制备具有高效环保的去除废水水体中的重金属离子Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的微生物吸附剂。将该种微生物吸附剂投加到含重金属离子的废水中，经离心沉淀或过滤出吸附剂，达到对重金属离子Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除。该微生物吸附剂具有可直接使用，处理效率高，成本低廉的特点，经吸附处理后的废水中Pb²⁺的含量已达到国家工业二类排放水质标准的要求，同时对Zn²⁺、Cu²⁺也具有较好的吸附效果，适用于各种工业废水的重金属离子的去除，显示出较好的工业应用前景。

Description

一种处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂的制备方法 及其应用

技术领域

本发明涉及一种利用胶质芽胞杆菌处理含Pb²⁺、Zn²⁺和Cu²⁺废水的新型微生物吸附剂，属于环境微生物技术领域。

背景技术

近年来，国内水体重金属污染问题十分突出，尤其江河湖泊水库底质的污染率高达80.1％，黄河、淮河、松花江等十大流域重金属超标污染程度均超V类，而国外同样存在着水体重金属污染严重问题，因而含重金属废水的处理至关重要，而处理技术的开发就成了当前社会的焦点，本发明利用特定的培养基，大规模培养胶质芽孢杆菌，并制备具有高效环保的去除废水水体中的重金属离子Pb²⁺、Cu²⁺等的微生物吸附剂。该微生物菌剂具有可直接使用，处理效率高，成本低廉的特点，经吸附处理后的废水中Pb²⁺的含量已达到国家工业二类排放水质标准的要求，同时对Zn²⁺、Cu²⁺也具有较好的吸附效果，适用于各种工业废水的重金属离子的去除，显示出较好的工业应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用胶质芽胞杆菌处理含Pb²⁺、Zn²⁺和Cu²⁺废水的新型微生物吸附剂，该新型微生物吸附剂针对传统污水处理对于重金属离子去除率较低，通过胶质芽孢杆菌的较强吸附作用，与多种重金属离子发生或多或少的吸附作用，同时废水中含有的其他组分(如有机物、无机盐类)都可能与胶质芽孢杆菌发生作用，这就无形中提高了污水中污染物质的去除率，具有较好的工业应用前景。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂的制备方法，将胶质芽孢杆菌接种到固体培养基中进行培养，使其激活，然后再接种到液体培养中进行增殖放大培养，36小时以后，4000rpm离心后收集菌体，用去离子水洗涤2～3次，用冷冻干燥法获得粉体，即为微生物吸附剂。

所述的胶质芽孢杆菌的保藏编号为AS(1.231)。

所述的微生物吸附剂的制备方法，所述的固体培养基各组分按重量百分比计包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄ 0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％，琼脂2.5％，蒸馏水余量，pH值7.0。

所述的液体培养基各组分包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O 0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％， 蒸馏水余量，pH值7.0。

按照上述方法制备的处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂。

所述的微生物吸附剂在去除工业废水中重金属离子中的应用。

所述的微生物吸附剂在去除工业废水中重金属离子中的应用，具体为：调节工业废水的pH＝6～7，将微生物吸附剂稀释后，均匀喷洒于工业废水中，反应约5～6小时。

上述应用中将微生物吸附剂用清水稀释20～50倍，每立方米废水水体均匀地喷洒200～800毫升的微生物吸附剂稀释液。

上述应用中重金属离子是Pb²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺。

本发明提供的微生物吸附剂是由所述微生物胶质芽孢杆菌用固体培养基和液体培养基扩大培养，经过离心、去离子水洗涤，再收集菌体，后经冷冻干燥至粉体得到的。

本发明采用的菌种为胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus Krassilnikov)，购买于中国普通微生物菌种保存中心保藏的AS(1.231)。

申请的吸附剂处理废水有益效果是：具有可直接使用，处理效率高，成本低廉的特点，不仅可以吸附废水水体中的重金属离子Pb²⁺、Cu²⁺，同时经吸附处理后的废水中Pb²⁺的含量已达到国家工业二类排放水质标准的要求，显示出较好的工业应用前景。

附图说明

图1胶质芽孢杆菌的红外光谱图。

图2吸附剂加入量与重金属离子吸附率关系图。

图3废水pH值与重金属离子吸附率关系图。

图4吸附时间与重金属离子吸附率关系图。

图5葫芦岛锌厂含重金属离子废水处理效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于各地污水水质及所采用的处理工艺有所差别，预处理参数也会产生相应变化，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，可对本发明中关键参数做适当调整。

实施例1

取胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus Krassilnikov)，购买于中国普通微生物菌种保存中心保藏号为AS(1.231)，按2％的接种量接种于固体培养基中，进行培养，使其激活，然后再按2％的接种量接种到液体培养中进行增殖放大培养，36小时以后，4000rpm离心后收集菌体，用去离子水洗涤2～3次，用冷冻干燥法获得粉体，即为微生物吸附剂。

其中固体培养基各组分按重量百分比计包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄ 0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O 0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％，琼脂2.5％，蒸馏水余量，pH值7.0。

其中液体培养基各组分包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O 0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％， 蒸馏水余量，pH值7.0。

实施例2微生物吸附剂在去除工业废水中重金属离子中的应用

方法如下：

(一)污水来源：

污水来自葫芦岛锌厂含重金属离子的工业生产废水，pH为6.57，Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的浓度分别为11.30mg/L、9.70mg/L、136.11mg/L。

(二)吸附剂的加入量对去除金属离子的影响

由于葫芦岛锌厂生产废水中还含有除Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺以外的多种其他重金属离子，这些重金属离子都或多或少的与胶质芽孢杆菌发生吸附作用。同时废水中含有的其他组分(如有机物、无机盐类)都可能与胶质芽孢杆菌发生作用，这就相应的增加了胶质芽孢杆菌的加入量。为此，在不同胶质芽孢杆菌加入量、自然pH值的条件下进行吸附，其结果如图2所示。

方法：取污水1000ml，将实施例1制备的微生物吸附剂稀释30倍后，分别加入稀释后的微生物吸附剂溶液0.1/0.3/0.5/0.7/0.9/1.0ml，反应5小时，然后测定溶液中Pb²⁺、Cu^{2 +}、Zn²⁺的含量。结果如图2。

由图2中的试验结果可以看出，随着胶质芽孢杆菌加入量的增加，其对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附率随之加大。只有在胶质芽孢杆菌的加入量为0.5mL时具有对Pb²⁺、Cu²⁺较好的吸附效果，其对Pb²⁺吸附率可达到90.0％，对Cu²⁺吸附率可达到60.0％。

(三)废水的pH对去除金属离子的影响

方法：取污水1000ml，分别用稀HCl和NaOH调整pH值为5/6/7/8/9，将实施例1制备的微生物吸附剂稀释30倍后，分别加入稀释后的微生物吸附剂溶液0.5ml，反应5小时，然后测定溶液中Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的含量。结果如图3。

由由图3中的结果可以看出，随着废水pH值的增大，胶质芽孢杆菌对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附率随之加大。在pH＝6～7的范围内具有较好的吸附效果，其对Pb²⁺吸附率可达到90.0～92.0％，对Cu²⁺吸附率可达到62.0～63.3％。

(四)吸附时间对去除金属离子的影响

方法：取污水1000ml，分别用稀HCl和NaOH调整pH值为6，将实施例1制备的微生物吸附剂稀释30倍后，分别加入稀释后的微生物吸附剂溶液0.5ml，反应1～6小时，然后测定溶液中Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的含量。结果如图4。

由图4中的试验结果可以看出，随着吸附时间的延长，胶质芽孢杆菌对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附率随之加大。当吸附进行到5～6小时，胶质芽孢杆菌对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附率分别达到各自最大吸附率的92.1％和89.6％。

通过条件的筛选，最佳的工艺条件为：将微生物吸附剂用清水稀释30倍，每立方米废水水体均匀地喷洒500毫升的微生物吸附剂稀释液、在pH＝6～7的范围内且吸附时间为5～6h时具有较好的吸附效果，其对Pb²⁺吸附率可达到90.0％，对Cu²⁺吸附率可达到60.0％，对Zn²⁺的吸附效率为15％。同时微生物吸附剂表现出较为理想的吸附效果，并对葫芦岛锌厂含重金属离子废水具有一定的絮凝和脱色的作用。其处理效果见图5。经吸附处理后的废水中Pb²⁺的含量已达到国家工业二类排放水质标准的要求，显示出较好的工业应用前景。

Claims (9)

1.一种处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂的制备方法，其特征在于：将胶质芽孢杆菌接种到固体培养基中进行培养，使其激活，然后再接种到液体培养中进行增殖放大培养，36小时以后，4000rpm离心后收集菌体，用去离子水洗涤2～3次，用冷冻干燥法获得粉体，即为微生物吸附剂。

2.如权利要求1所述的微生物吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的胶质芽孢杆菌的保藏编号为AS(1.231)。

3.如权利要求1所述的微生物吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的固体培养基各组分按重量百分比计包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄ 0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O 0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％，琼脂2.5％，Na₂MoO₄·2H₂OFeCl₃ 蒸馏水余量，pH值7.0。

4.如权利要求1所述的微生物吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的液体培养基各组分包括：酵母膏0.05％，可溶性淀粉0.1％，甘露醇2％，K₂HPO₄ 0.08％，KH₂PO₄ 0.02％，MgSO₄·7H₂O 0.02％，CaSO₄·2H₂O 0.01％，Na₂MoO₄·2H₂OFeCl₃ 蒸馏水余量，pH值7.0。

5.按照权利要求1～4任一所述的方法制备的处理工业废水中重金属离子的微生物吸附剂。

6.权利要求5所述的微生物吸附剂在去除工业废水中重金属离子中的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：调节工业废水的pH＝6～7，将微生物吸附剂稀释后，均匀喷洒于工业废水中，反应约5～6小时。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：将微生物吸附剂用清水稀释20～50倍，每立方米废水水体均匀地喷洒200～800毫升的微生物吸附剂稀释液。

9.如权利要求6至8任一所述的应用，其特征在于：所述的重金属离子是Pb²⁺、Zn²⁺或Cu^{2 +}。