CN108558025A - 一种利用库德毕赤酵母吸附电镀废水中铑离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用库德毕赤酵母吸附电镀废水中铑离子的方法，属于污水处理领域。本发明通过高密度培养高浓度库德毕赤酵母菌液，用于电镀废水中吸附铑离子。本发明利用库德毕赤酵母吸附铑离子性能优于市售酿酒酵母或毕赤酵母(Pichia pastoris)，且库德毕赤酵母活性菌体比失活菌体的吸附效果较好；吸附最佳时间为360min；2g·L^‑1为最适宜菌体浓度；最佳吸附温度应该为20℃；活性菌体的平衡吸附量q为8.96mg/g。最大吸附量为11.28mg/g。

Description

一种利用库德毕赤酵母吸附电镀废水中铑离子的方法

技术领域

本发明涉及一种利用库德毕赤酵母吸附电镀废水中铑离子的方法，属于污水处理领域。

背景技术

随着经济快速发展，我国已成为稀贵金属需求大国，然而我国的稀贵金属矿产资源储量小，且面临小型矿多，大、中型矿少、伴生矿多、品位低的困境，供需矛盾十分突出。一方面随着稀贵金属产品的更新换代，每年产出大量富含稀贵金属的废水、废料，另一方面富矿、易处理矿产资源日益减少或枯竭，所以如何从低品位矿产资源及废水、废料中回收稀贵金属就成为了重要的研究课题。由于资源稀少、价格昂贵和工业用途广泛，含稀贵金属废料的回收利用价值很高，是宝贵的二次资源，如何高效清洁回收稀贵金属具有深远的经济效益和社会效益

微生物吸附法是近年来发展起来的一种新技术，其基本原理是利用微生物及其代谢物通过物理、化学作用(包括络合、沉淀、氧化还原、离子交换等)富集水溶液中的金属离子，再通过固液两相分离，最终得到水相中的金属离子。由于微生物菌种来源丰富，易培养，吸附稀贵金属工艺简单，成本低，速度快，吸附量大，因此微生物吸附法在稀贵金属的回收中具有良好的应用潜力和广阔的发展前景。

随着筛选得到可用于吸附稀贵金属的微生物越来越多，微生物吸附法成为近年来金属回收的研究热点，它具有菌种来源丰富、工艺简单、成本低、速度快等优点(Tsezos etal.,2001；Chen et al.,2014)。在铑回收方面，公布了很多关于生物吸附剂吸附方法的报道，研究表明Aspergillus niger、Rhizopus arrhizus、Corynebacterium glutamicum、Decarboxylated Corynebacterium glutamicum对铑都具有较好的吸附能力，但微生物吸附量较低，约3-10mg。而且这些方法一般采用模拟重金属配水开展实验，实际上，工业废水中有许多抑制条件，如高盐度、低pH和高渗透压，都是显着的局限性，因而在实际工业废水的复杂生长环境对微生物吸附的影响研究较少

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种利用库德毕赤酵母吸附电镀废水中铑离子的新方法，是将库德毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)以≥2g菌体/L废水加入至电镀废水中进行吸附。

在本发明的一种实施方式中，所述库德毕赤酵母以细胞、冻干粉、菌悬液或载有库德毕赤酵母细胞的载体的形式加入。

在本发明的一种实施方式中，所述库德毕赤酵母经过灭活处理。

在本发明的一种实施方式中，所述灭活是在100～120℃处理2～4h。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附过程持续至少10min。

在本发明的一种实施方式中，吸附时间为10～360min。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附时间为10～120min。

在本发明的一种实施方式中，所述吸附时间为10～30min。

在本发明的一种实施方式中，吸附过程控制废水的温度为15～25℃。

在本发明的一种实施方式中，吸附过程控制废水的温度为20～25℃。

本发明还提供所述方法在重金属回收方面的应用。

本发明的有益效果：

(1)库德毕赤酵母在活性状态和失活状态对铑离子的吸附性能均比市售酿酒酵母吸附性能好，与酿酒酵母或已报道的毕赤酵母(Pichia pastoris)相比(公开号为106495335A)，吸附时间缩短60％～80％。

(2)本发明在10min内即可达到90％以上的吸附效果，吸附360min后吸附效果能达到8.61。菌体的平衡吸附量q为8.96mg/g，单位时间内的最大吸附量可达11.28mg/g·min

附图说明

图1为库德毕赤酵母与市售酿酒酵母的菌体活性对吸附量的影响；

图2为吸附时间对吸附量的影响；

图3为菌体浓度对吸附量的影响；

图4为吸附温度和吸附量的关系曲线。

具体实施方式

1、培养基配制：

斜面培养基：YPD固体培养基(g/L)：酵母粉10，蛋白胨20，葡萄糖20。

种子培养基：YEPD液体培养基(g/L)：葡萄糖50，酵母粉10，KH₂PO₄ 3，MgSO₄·7H₂O1。

5L发酵罐发酵培养基(g/L)：葡萄糖100，酵母粉20，KH₂PO₄ 3，MgSO₄·7H₂O 1，灭菌后添加亚硒酸钠50.0mg/L。

2、细胞干重的计算：检测600nm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。

3、铑离子浓度测定：采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)。测定方法参考2006年公开的电镀液中铑含量的不同测量方法论文。

吸附量按下式计算：吸附量＝(初浓度一终浓度)×溶液体积/吸附剂的质量；

初浓度为电镀废水中铑离子的初始浓度(mg·L^-1)，终浓度为菌体吸附后电镀废水中铑离子的浓度(mg·L^-1)，吸附剂的质量为为吸附剂干重下对应的质量。

实施例1

从YPD平板上面挑出单菌落接种到预先就有50mL种子培养基的500mL的三角瓶中，然后放置到温度30℃，转数为220r·min^-1的摇床培养24h，以此作为发酵罐培养种子液。将此种子液用体积分数为10％的接种量接种到5L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，进行细胞高密度流加培养约15-20h后，收集发酵罐中库德毕赤酵母菌液，经1500r·min^-1离心15min后得到菌体。用蒸馏水处理3遍，离心时间均为5min，收取活性菌体。

失活菌体处理步骤为：将菌体置入烘箱中，105℃4h后，粉碎，备用。

实施例2

分别取一定重量的库德毕赤酵母活性细胞、库德毕赤酵母失活细胞和市售酿酒酵母细胞，加入100ml浓度为38mg/L的电镀铑废液与250ml锥形瓶中，使菌体细胞浓度为2g/L。置于摇床上震荡一定时间。然后离心分离(1500r/min，5min)，收集上清液测量铑离子浓度，计算库德毕赤酵母和酿酒酵母吸附量，3个平行样，1个空白样，取平均值。结果如图1所示，吸附10min时，三种细胞分别对应的吸附量为7.49mg/g、4.98mg/g、4.21mg/g。30min和120min时分别对应4.61mg/g、5.81mg/g、7.81mg/g和5.31mg/g、6.37mg/g、8.48mg/g活菌体和失活菌体的平衡吸附量分别比对照高60％和20％

实施例3

将库德毕赤酵母活性细胞加入至废水中，按实施例2相同的条件下进行吸附，控制吸附时间在0-1440min。如附图2所示。吸附时间为60min时，吸附量超过8mg/g，吸附效率超过90％，吸附时间为在吸附时间为360min时，吸附量趋于平衡，达到8.68mg/g。

实施例4

将库德毕赤酵母活性细胞加入至废水中，按实施例2相同的条件下进行吸附，区别在于，控制菌体浓度范围在1-10g·L^-1。结果如图3所示，菌体浓度为2g/L时，吸附量达8.67，超过2g/L后，菌体在6g/L时可达到8.62。

实施例5

将库德毕赤酵母活性细胞加入至废水中，按实施例2相同的条件下进行吸附，区别在于，控制吸附温度范围在10-40℃。如图4所示，在温度为20℃时，菌体对铑离子的吸附量为8.92mg/g，在15℃和25℃时分别为8.55mg/g和8.63mg/g。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种吸附废水中铑离子的方法，其特征在于，是将库德毕赤酵母(Pichiakudriavzevii)以≥2g菌体/L废水加入至电镀废水中进行吸附。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述库德毕赤酵母以冻干粉、菌悬液或载有库德毕赤酵母细胞的载体的形式加入。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述库德毕赤酵母经过灭活处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述灭活是在100～120℃处理2～4h。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，吸附过程持续至少10min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，吸附时间为10～360min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，吸附过程控制废水的温度为15～25℃。

8.根据权利要求1～2,4，6～7任一所述的方法，其特征在于，废水为电镀废水。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，废水中铑离子含量为10～80mg/mL。

10.权利要求1～2,4，6～7,9任一所述的方法在重金属回收方面的应用。