CN107381830A - 一种废水中铑离子的收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种废水中铑离子的收集方法，采用毕赤酵母吸附废水中的铑离子，毕赤酵母需要经富集培养后经收集后，在合适的吸附条件下进行铑离子的回收。本发明提供一种废水中铑离子的收集方法，利用毕赤酵母吸附废水中铑离子，该方法操作简单、经济、安全，能有效吸附废水中的铑离子。

Description

一种废水中铑离子的收集方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种废水中铑离子的收集方法。

背景技术

处理回收贵金属的传统方法有：化学沉淀法、离子交换法、活性炭及硅胶吸附法、电化学法及膜分离法。这些方法都有各自适应的吸附处理条件和优缺点，在以前这便是处理回收二次资源的核心，但是对于含有稀贵金属废液的二次资源来说，往往产量大而浓度低，使用传统的吸附处理方法不仅操作困难，而且成本较高，最终吸附结果并不理想，可以说是困难重重。

微生物吸附指的是用微生物等生物材料作为吸附剂，从而达到吸附回收的目的。针对于废水等二次资源处理这方面，微生物吸附更是发挥了它的优点。首先，微生物吸附选择性好，微生物种类繁多，针对不同的吸附条件可以选择最适宜的微生物，从而发挥出最好的吸附效果。微生物吸附适应性广，可以在各种不同复杂环境中进行操作。三者，微生物再生能力强，繁殖快，大大降低了操作的成本，而且设备简单，操作容易。对于稀贵金属废液的二次回收，微生物吸附不受其浓度影响，无论是高浓度还是低浓度废液，都有良好的吸附能力。

到目前，微生物吸附还在发展中，越来越多的微生物被发现和利用到更加复杂的吸附环境中，而且都有很好的吸附效果。特别在处理回收稀贵金属这一方面，还有很广阔的应用前景。

生物吸附自上世纪70年代被人们所关注以来，一直是一门相当热门的研究课题，它是我们所面临的重金属污染问题和稀贵金属日益匮乏等问题的解决法宝，回望生物吸附一路的发展，每一次突破创新都在一步一步打开解决这些问题，传统方法也在慢慢淘汰。根据国内外生物吸附研究的现状，工业应用探索实验、固定化研究、吸附机理研究是以后生物吸附研究的热点，这三点也是生物吸附规模化生产应用有待解决的问题。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种利用毕赤酵母吸附废水中铑离子的新方法。

具体的技术方案为：

一种废水中铑离子的收集方法，采用毕赤酵母吸附废水中的铑离子，毕赤酵母需要经富集培养后经收集后，在合适的吸附条件下进行铑离子的回收。

毕赤酵母的收集处理步骤为：收集毕赤酵母菌液，经8000 r·min^-1、离心15 min后得到菌体。菌体分别用1%盐酸和蒸馏水各清洗3遍后离心，时间均为5 min。

吸附条件包括以下内容：废液pH、菌体活性、吸附时间、吸附温度以及菌体浓度。具体的，废液的pH控制在3、废液的吸附时间控制在60 min、菌体浓度控制在2 g·L^-1时、吸附温度控制在38℃-58℃，吸附效果最好。

本发明提供一种废水中铑离子的收集方法，利用毕赤酵母吸附废水中铑离子，该方法操作简单、经济、安全，能有效吸附废水中的铑离子。

附图说明

图1为本发明盐酸预处理方式对吸附率的影响关系图；

图2为本发明吸附pH和吸附率的曲线关系图；

图3为本发明菌体活性对吸附率的影响关系图；

图4为本发明吸附时间对吸附率的影响关系图；

图5为本发明菌体浓度对吸附率的影响关系图；

图6为本发明菌体浓度对吸附量的影响关系图；

图7为本发明吸附温度和吸附的关系曲线图。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体技术方案。

第一步，配制适合毕赤酵母生长的培养基：

培养基组成为（g·L–1，通常情况都为此，特别说明除外）：

斜面培养基：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：蛋白胨20，酵母膏10，葡萄糖 20。

5 L 发酵罐初始培养基：甘油20(mL·L–1)，H3PO4 20(mL·L–1)， K2SO4 1，(NH4)2SO4 5，CaSO4 0.1，MgSO4 1， PTM1 10(mL·L–1)，pH 6.0。

5 L 发酵罐甘油流加培养基：甘油 500(mL·L–1)，MgSO4 0.03，(NH4)2SO4 0.5，KH2PO4 0.5，PTM110 (mL·L–1)，pH 6.0。

5 L 发酵罐甲醇诱导培养基：甲醇500 (mL·L–1)，MgSO4 0.03，(NH4)2SO4 0.5，KH2PO4 0.5，PTM1 10(mL·L–1)，pH 5.5。

第二步，进行毕赤酵母的培养：

从YPD平板上面挑出单菌落接种到预先就有50 mL种子培养基的500 mL的三角瓶中，然后放置到温度30℃，转数为220 r·min-1的摇床培养24 h，以此来作发酵罐培养种子液。将此种子液用体积分数为10%的接种量接种到5 L的发酵罐中去，刚开始装液量为1.2L。调整通气量和搅拌转数，始终让发酵过程中的溶氧浓度保持在10%以上。全部发酵过程可以分为甘油分批培养、甘油流加和甲醇诱导培养这三个具体的阶段。开始，在30℃、pH为6.0的环境下分批培养9至13个小时直到甘油用尽，此时OD会突然上升。接下来，采用DO-Stat和ANNPR-Ctrl法以及下述的改进型流加方法流加甘油浓度为500 mL·L-1的分批补料培养基，进行细胞高密度流加培养约15-20 h，接下来使细胞在缺碳环境下生长约60 min，直到培养基中的所有甘油都用完掉。28-32 h发酵后，进行甲醇流加诱导，将pH从6.0下降到5.5，进入IFN-α的诱导表达阶段。因为毕赤酵母吸附金属无需要诱导之后的菌体，高浓度的菌液已经可以达到吸附实验的要求，所以时间上不需要等到诱导后，取诱导之前的菌液保存进行下一步吸附试验。

第三步，进行对细胞浓度进行测定：

毕赤酵母吸附实验，菌体细胞浓度是个很关键的参数，实验时用以下方法测量菌体细胞浓度。检测600 nm下的发酵液吸光度 (OD600)，得细胞浓度。根据曲线DCW=0.25×OD600，得细胞干重。

第四步，收集试验用菌体：

收集发酵罐诱导前的毕赤酵母菌液，经8000 r·min-1离心15 min后得到菌体。分别用1% HCl和蒸馏水清洗3遍，离心时间均为5 min，收取此菌体便可以用于吸附试验。实验如果不做特别的说明，下边实验中所用的毕赤酵母菌体均是按照上述步骤制备而得。

第五步，确定菌体含水率：

由于菌体中含水量未知，所以无法得知所加菌体重量和实际吸附中菌体干重之间的关系，所以这里要测一个很重要的参数：菌体含水率。

具体操作为：随机量取若干组离心之后收集好的菌体，在60℃下将他们分别烘干，烘干过程中不断测量其重量，至其重量不再变化，此重量计为干重。

则: 含水率=[（湿重一干重）/湿重]x100%。实验数据见下表1。

表1菌体湿重和干重的关系表

第六步，测定铑含量：

测量仪器：电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）。

测量原理：样品经处理之后变为气溶胶进入等离子体焰时，绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子再转回到基态状态时要要释放一定的能量（表现为一定波长的光谱），通过测量对应元素不同的谱线和强度，再和标准溶液进行对比，就可以计算出被测样品中目标元素的种类以及含量。

第七步，计算吸附量和吸附率:

首先，测出废水中铑离子的初始浓度（mg·L^-1），取定量的吸附剂毕赤酵母菌体（ g，添加的毕赤酵母的质量应该根据含水率折合成干重），放入定量的废水中于250 mL的锥形瓶中在不同的吸附环境下进行摇床振荡吸附一定的时间。振荡结束后立即取出进行6000 r·min^-1离心5 min，取得上清液5 mL。按照上述测铑的方法测出其吸附后的浓度。

吸附量=（初浓度一终浓度） /吸附剂浓度（此浓度为吸附剂干重下对应的浓度）；

吸附率=[（初浓度一终浓度）] /终浓度x100%。

为探索所述菌体的收集中用收集处理的酸碱环境，分别采用盐酸和氢氧化钠进行预处理，经过1% HCl处理过的菌体吸附率最高。如图1。

为探索所述废液pH对吸附效果的影响，调节pH范围为1-10。当pH为3.0时，吸附率达到最高。如图2。

为探索所述菌体活性对吸附效果的影响，通过将灭活的菌体与原始菌体在相同条件下的废水中铑离子的吸附率作对比，控制时间在0-140min。两种菌体吸附效果几乎相同。如图3。

为探索所述菌体吸附时间对吸附效果的影响，控制吸附时间在0-240min。在吸附时间为60 min时，吸附率达到了最大。如图4。

为探索所述菌体浓度对吸附效果的影响，控制菌体浓度范围在1 -10g·L^-1。最适合吸附的菌体浓度为2 g·L^-1。如图5和图6。

为探索所述菌体吸附温度对吸附效果的影响，控制吸附温度范围在18-58℃。毕赤酵母吸附铑离子的最佳温度在40℃最适宜。如图7。

Claims (4)

1.一种废水中铑离子的收集方法，其特征在于，包括以下过程：毕赤酵母经过富集培养，然后进行收集，在合适的吸附条件下添加到含有铑离子的废水中进行吸附收集。

2.根据权利要求1所述的一种废水中铑离子的收集方法，其特征在于，所述的毕赤酵母收集，包括以下过程：收集毕赤酵母菌液，经离心后得到菌体；菌体分别用盐酸和蒸馏水清洗，然后离心。

3. 根据权利要求2所述的一种废水中铑离子的收集方法，其特征在于，所述的离心转速为8000 r·min^-1，时间为15 min，所述的盐酸浓度为1%，盐酸和蒸馏水清洗的次数分别为3遍，每次时间均为5 min。

4. 根据权利要求1所述的一种废水中铑离子的收集方法，其特征在于，所述的吸附条件为，废液pH为3，吸附时间为60 min，吸附温度为38℃-58℃，菌体浓度为2 g·L^-1。