CN108217975A

CN108217975A - 一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法

Info

Publication number: CN108217975A
Application number: CN201810075192.0A
Authority: CN
Inventors: 谭文发; 丁蕾; 蒋元清; 吕俊文; 王红强
Original assignee: University of South China
Current assignee: University of South China
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2018-06-29

Abstract

本发明涉及一种利用趋电微生物处理低浓度含铀废水的微生物原位治理、回收技术。一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，利用微生物菌种和表面活性剂制备趋电性微生物制剂，然后用于低浓度含铀废水处理：1）所述趋电微生物制剂采用聚磷类赖氏菌，从铀尾矿库周边土壤中筛选、纯化得出土著赖氏菌种，将培养至对数生长期的土著赖氏菌接种到发酵罐中，加入烷基磷酸酯盐型阴离子表面活性剂，并调节阴离子表面活性剂的含量为8%‑10%，得到所述趋电性微生物制剂；2）将制得的微生物菌剂与低浓度含铀废水混合、搅拌均匀，并给废水施加电场，在微生物菌剂和电场的共同作用下，通过吸附反应完成对铀的处理、回收。

Description

一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法

技术领域

本发明涉及一种利用趋电性微生物处理低浓度含铀废水的微生物原位治理、回收技术。

背景技术

核能开发及生产过程产生大量低浓度含铀废水，尤其随着我国核电事业的高速发展，含铀放射性废水的产量将持续增加。由于放射性危害有较强的隐蔽性与持久性，不易被察觉，当金属铀进入环境后会造成水和土壤污染，之后放射性核素可通过多种途径进入人体，给环境和人类健康造成严重的威胁，同时会给社会群众精神和心里上带来不安和恐慌，不利于社会的稳定。为防止铀的迁移扩散，迫切需要一种低廉有效的处理方法对日益增多的低浓度含铀废水进行治理。另一方面，在响应节能、环保、减排的号召，大力发展清洁能源的背景下，核电是我国电源结构调整的主攻方向，国家对铀资源的需求量也逐渐增加。因此，低浓度含铀废水中铀深度回收再利用，可以有效节约天然铀资源，减少采冶产生的环境问题，是我国环保及铀资源战略储备的双重需求，具有重要的研究意义。

低浓度含铀废水，尤其是1-15mg/L的含铀废液具有铀含量低，处理量大等特点，其中铀矿冶废水占据该类废水的主体。采用化学沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、萃取法、吸附法、膜技术等物理和化学方法，虽可取得较好的效果，但这些方法均因处理成本过高、易造成二次污染、同时还需专门的设备和技术人员维护运行与管理，难以实际应用。目前低浓度含铀废水的处理处置仍然没有有效的技术。

微生物治理低放射性废水是20世纪60年代开始研究的新工艺，用这种方法去除废水中的铀具有廉价、环境友好等优势，国内外均有一定研究。但目前多处于试验研究阶段，其研究重点集中于解决微生物对铀的去除效率，及后续处理、回收问题。

趋电性是生物对电刺激的一种内在反映，与其他趋性（趋光性、趋药性等）有本质区别，可能参与多种生物学过程。细菌、变形虫、鱼虾类及人体细胞都具有强烈的趋电性。目前有关细胞趋电性的研究较多，而关于环境微生物趋电性研究较少。在废水中通入低电压，吸附铀的趋电性微生物会向阴极富集、沉淀。这对铀矿冶废水中铀资源的原位治理、回收，具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，在筛选、纯化一种土著微生物的基础上，加入表面活性剂，提出一种绿色、廉价、实用的低浓度含铀废水中铀的原位治理、回收的趋电性微生物制剂，然后用于低浓度含铀废水处理；能有效提高铀回收效率。

本发明所采用的技术方案：

一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，利用微生物菌种和表面活性剂制备趋电性微生物制剂，然后用于低浓度含铀废水处理：

1）所述趋电微生物制剂采用聚磷类赖氏菌，所述聚磷类赖氏菌的制备过程如下：

从铀尾矿库周边土壤中筛选、纯化得出土著赖氏菌种，将培养至对数生长期的土著赖氏菌接种到发酵罐中，加入烷基磷酸酯盐型阴离子表面活性剂，并调节阴离子表面活性剂的含量为8%-10%，得到所述趋电性微生物制剂；

2）将制得的微生物菌剂与低浓度含铀废水混合、搅拌均匀，并给废水施加电场，在微生物菌剂和电场的共同作用下，通过吸附反应完成对铀的处理、回收。

所述的低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，趋电性微生物制剂的制备过程中，土著赖氏菌种筛选、纯化及培养的具体步骤如下：

1）从铀尾矿库周边取10 g土壤，加入90 ml无菌水混匀，室温静置10 min，取上清液通过10倍稀释法将其制成浓度分别为10^-1到10^-6的6种菌悬液，分别取0.2 ml不同浓度的菌液均匀涂布到固体富磷平板上，于30℃培养箱培养48 h；

2）在出现明显单菌落的梯度平板中，挑取单菌落转接到富磷培养基上反复划线分离纯化至平板上的单菌落形态一致，得初纯菌株；

3）活菌计数，用血球计数板计算菌种的浓度或活菌数；所述微生物菌种中土著赖氏菌的活菌数为1×10⁶-10⁸个/mL。

所述的低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，所述微生物菌剂在废水中用量优选0.3~0.6 g/L；吸附反应的条件优选为：pH值为5～7，反应时间为3～6小时。

本发明的有益效果：

1、本发明低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，提供的赖氏菌具有吸附铀和趋电特性，加入表面活性剂能增加其趋电性，辅以电场，能实现对低浓度含铀废水中铀进行原位治理、回收；利用本发明方法制备得到所述产品，对于低浓度含铀废水中铀处理/回收有良好的效果。

2、本发明低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，微生物制剂制备过程简易，易于工业化生产。产品无毒，对环境友好。能快速的去除低浓度含铀废水中铀，有效回收金属铀。对铀废水中铀的去除率69.33 - 95.03 %，吸附量15.14-18.59mg/g。

附图说明

图1：初筛菌示意图；取10g衡阳市某铀矿附近的土壤，加入到90ml无菌水中混匀，室温静置10min，取上清液通过10倍稀释法将其制成浓度分别为10^-1到10^-6的6种菌悬液。分别取0.2ml不同浓度的菌液均匀涂布到固体富磷平板上，于30℃培养箱培养48h。得到图1所示菌株；

图2：纯化菌示意图；出现明显单菌落的梯度平板中，用接种环挑取单菌落转接到富磷培养基上反复划线分离纯化至平板上的单菌落形态一致，得纯菌株，外观呈白色、水润半透明状；

图3是本发明根据 Neighbor-Joining 方法，通过 Mega 7 软件构建的系统发育树，J5为本发明筛选、纯化的菌株。从系统发育树结果可知，纯化的菌株J5与JCM28673最相似，相似度99%。由此可知，J5为Leifsoniasp菌属；

图4：低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法铀沉淀SEM图；

图5：低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法铀沉淀FTIR图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本发明低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，利用微生物菌种和表面活性剂制备趋电性微生物制剂，然后用于低浓度含铀废水处理，所述趋电微生物制剂采用聚磷类赖氏菌，

1）所述聚磷类赖氏菌的制备过程如下：

实施例2

本实施例所述的低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，其与实施例1的不同之处在于：趋电性微生物制剂的制备过程中，土著赖氏菌种筛选、纯化及培养的具体步骤如下：

1）从衡阳市某铀矿附近取10 g土壤，加入90 ml无菌水混匀，室温静置10 min，取上清液通过10倍稀释法将其制成浓度分别为10^-1到10^-6的6种菌悬液，分别取0.2 ml不同浓度的菌液均匀涂布到固体富磷平板上，于30℃培养箱培养48 h，得到图1所示菌株；

2）在出现明显单菌落的梯度平板中，用接种环挑取单菌落转接到富磷培养基上反复划线分离纯化至平板上的单菌落形态一致，得图2所示纯菌株，得到的纯菌株外观呈白色、水润半透明状；构建的系统发育树如图3所示，根据 Neighbor-Joining 方法，通过 Mega 7软件构建的系统发育树，J5为本发明筛选、纯化的菌株。从系统发育树结果可知，纯化的菌株J5与JCM28673最相似，相似度99%。由此可知，J5为Leifsoniasp菌属；

所述微生物菌剂在废水中用量优选0.3~0.6 g/L；吸附反应的条件优选为：pH值为5～7，反应时间为3～6小时。

实施例3

本实施例低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，将实施例2制得的趋电性微生物吸附剂用于处理低浓度含铀废水中的金属UO²⁺离子，包括以下步骤：取 100 mL 初始浓度为5mg/L，10 mg/L及15 mg/L的低浓度UO²⁺溶液，调节溶液的pH值为6.0，加入趋电性微生物吸附剂，该吸附剂的用量为0.25 g/L，在30 ℃恒温振荡器进行吸附反应3小时，再将该吸附剂从废水中分离，用分管光度法测定废水中剩余的UO²⁺的含量，计算的吸附量结果如表1所示：

表1：微生物制剂对不同UO²⁺初始浓度废水的吸附量

由表1可知，在初始浓度为5.01 mg/L的条件下该吸附剂具有15.14 mg/g的吸附量，并随UO²⁺初始浓度的增加而增加，到一定值后18.59 mg/g基本达到稳定。

生物制剂与铀溶液接触24小时后，在阴极生成铀沉淀，图4、图5分别显示了铀生物吸附沉淀的SEM、FTIR光谱。光谱取在4000-500cm ^-1的范围内。图5所示，在 918cm ^-1 处出现了UO2²⁺的特征吸收峰，说明生物制剂吸附了UO2²⁺，并实现了铀的回收。

Claims

1.一种低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，利用微生物菌种和表面活性剂制备趋电性微生物制剂，然后用于低浓度含铀废水处理，其特征在于：

1）所述趋电性微生物制剂采用聚磷类赖氏菌，所述聚磷类赖氏菌的制备过程如下：

2）将制得的趋电性微生物制剂与低浓度含铀废水混合、搅拌均匀，并给废水施加电场，在趋电性微生物制剂和电场的共同作用下，通过吸附反应完成对铀的处理、回收。

2.根据权利要求1所述的低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，其特征在于：趋电性微生物制剂的制备过程中，土著赖氏菌种筛选、纯化及培养的具体步骤如下：

3.根据权利要求1或2所述的低浓度含铀废水中铀的治理/回收方法，其特征在于：所述趋电性微生物制剂在废水中用量优选0.3~0.6 g/L；吸附反应的条件优选为：pH值为5～7，反应时间为3～6小时。