CN112899485A - 一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，具体方法步骤如下：步骤一、采集原始菌种；步骤二、制备含有菌株的培养液；步骤三、将培养液转入反应釜内，并在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中充分反应、浸出，得到浸出液；步骤四、将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出。该方法通过微生物浸出金属离子，替代了传统湿法冶金过程中酸的作用，将大大降低酸对周围环境的污染和危害，且投资小，易操作，绿色安全，经济高效。

Description

一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体为一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法。
背景技术
锂电池被广泛应用于各行各业，而锂电池也具有一定的使用寿命，使用寿命到期后，旧的锂电池会被新的锂电池替代，而锂电池内部有各种金属离子，需要集中回收处理，对其内部的金属离子进行回收，由于传统湿法冶金过程中会有酸的作用，会对周围环境造成污染和危害，为此我们提出一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，利用发酵釜来培养相关的菌株，将菌株采集、富集、纯化、保存、驯化后，得到含有菌株的培养液，在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中浸出，将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出，通过微生物浸出金属离子，替代了传统湿法冶金过程中酸的作用，将大大降低酸对周围环境的污染和危害，且投资小，易操作，绿色安全，经济高效，本发明提供如下技术方案：
一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，具体方法步骤如下：
步骤一、采集原始菌种；
步骤二、制备含有菌株的培养液；
步骤三、将培养液转入反应釜内，并在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中充分反应、浸出，得到浸出液；
步骤四、将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出。
进一步的，步骤一中所述制备含有菌株的培养液，具体步骤如下：
1）、配置液体培养基以及氧化亚铁硫杆菌分离培养基；
2）、制备含有菌株的培养液。
进一步的，所述液体培养基为0.045-4.5 g/L 硫酸铵，0.005-0.5 g/L 氯化钾，0.015-1.5g/L 磷酸二氢钾，0.05-5 g/L 七水合硫酸镁， 0.001-0.1 g/L 四水合硝酸钙，2-200 g/L 七水合硫酸亚铁， 用硫酸调节pH=2.0。
进一步的，所述氧化亚铁硫杆菌分离培养基由溶液a、溶液b、溶液c混合而成，其中：
溶液a为硫酸铵6-300g、氯化钾0.2-10g、磷酸氢二钾1-50g、七水合硫酸镁1-50g、硝酸钙0.02-1g、蒸馏水1-10L，50-150℃灭菌5-100min；
溶液b为七水合硫酸亚铁88-448g、蒸馏水0.5-5L，用微孔滤膜过滤灭菌；
溶液c为琼脂糖20-100g、蒸馏水0.4-4L，50-150℃灭菌5-100min；
具体步骤为待溶液a和溶液c冷却到70℃时，与溶液b混合均匀，快速调节pH到2-5之间，即可得到氧化亚铁硫杆菌分离培养基。
进一步的，所述制备含有菌株的培养液的具体步骤为：
①将氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，冷却凝固后形成固体平板，取含有原始菌种的样品于盛有氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，摇床培养，经培养后得到菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）；
②取上述菌株与液体培养基混合继续培养，培养至出现淡黄色或红褐色浑浊，取培养液装入无菌水按稀释平板法分离，稀释于由氧化亚铁硫杆菌分离培养基冷却凝固后形成的固体平板上，涂布培养10-15天出现菌落，经过五次培养后，菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）变成绝对优势菌种，得到含有菌株的培养液。
进一步的，步骤四中所述沉淀剂为氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠、磷酸钠、草酸铵、碳酸钠、硫化钠。
进一步的，步骤四中可以通过控制系统控制浸出液与沉淀剂进入共沉淀反应釜的流速来调控pH，实现浸出液中金属离子的沉淀。
与现有技术相比，本发明提供了一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，具备以下有益效果：
本发明提供的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，利用发酵釜来培养相关的菌株，将菌株采集、富集、纯化、保存、驯化后，得到含有菌株的培养液，在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中浸出，将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出，通过微生物浸出金属离子，替代了传统湿法冶金过程中酸的作用，将大大降低酸对周围环境的污染和危害，且投资小，易操作，绿色安全，经济高效。
附图说明
图1为本发明一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，具体方法步骤如下：
步骤一、采集原始菌种；
步骤二、制备含有菌株的培养液；
步骤三、将培养液转入反应釜内，并在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中充分反应、浸出，得到浸出液；
步骤四、将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出。
步骤一中制备含有菌株的培养液，具体步骤如下：
1）、配置液体培养基以及氧化亚铁硫杆菌分离培养基；
2）、制备含有菌株的培养液。
液体培养基为0.045-4.5 g/L 硫酸铵，0.005-0.5 g/L 氯化钾， 0.015-1.5g/L磷酸二氢钾，0.05-5 g/L 七水合硫酸镁， 0.001-0.1 g/L 四水合硝酸钙，2-200 g/L 七水合硫酸亚铁， 用硫酸调节pH=2.0。
氧化亚铁硫杆菌分离培养基由溶液a、溶液b、溶液c混合而成，其中：
溶液a为硫酸铵6-300g、氯化钾0.2-10g、磷酸氢二钾1-50g、七水合硫酸镁1-50g、硝酸钙0.02-1g、蒸馏水1-10L，50-150℃灭菌5-100min；
溶液b为七水合硫酸亚铁88-448g、蒸馏水0.5-5L，用微孔滤膜过滤灭菌；
溶液c为琼脂糖20-100g、蒸馏水0.4-4L，50-150℃灭菌5-100min；
具体步骤为待溶液a和溶液c冷却到70℃时，与溶液b混合均匀，快速调节pH到2-5之间，即可得到氧化亚铁硫杆菌分离培养基。
制备含有菌株的培养液的具体步骤为：
①将氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，冷却凝固后形成固体平板，取含有原始菌种的样品于盛有氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，摇床培养，经培养后得到菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）；
②取上述菌株与液体培养基混合继续培养，培养至出现淡黄色或红褐色浑浊，取培养液装入无菌水按稀释平板法分离，稀释于由氧化亚铁硫杆菌分离培养基冷却凝固后形成的固体平板上，涂布培养10-15天出现菌落，经过五次培养后，菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）变成绝对优势菌种，得到含有菌株的培养液。
步骤四中沉淀剂为氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠、磷酸钠、草酸铵、碳酸钠、硫化钠。
步骤四中可以通过控制系统控制浸出液与沉淀剂进入共沉淀反应釜的流速来调控pH，实现浸出液中金属离子的沉淀。
本发明提供的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，利用发酵釜来培养相关的菌株，将菌株采集、富集、纯化、保存、驯化后，得到含有菌株的培养液，在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中浸出，将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出，通过微生物浸出金属离子，替代了传统湿法冶金过程中酸的作用，将大大降低酸对周围环境的污染和危害，且投资小，易操作，绿色安全，经济高效。
具体实施例1
1）、配置液体培养基：0.045-4.5 g/L 硫酸铵，0.005-0.5 g/L 氯化钾， 0.015-1.5g/L 磷酸二氢钾，0.05-5 g/L 七水合硫酸镁， 0.001-0.1 g/L 四水合硝酸钙，2-200g/L 七水合硫酸亚铁， 用硫酸调节pH=2.0；
2）、配置氧化亚铁硫杆菌分离培养基：
溶液a为硫酸铵6-300g、氯化钾0.2-10g、磷酸氢二钾1-50g、七水合硫酸镁1-50g、硝酸钙0.02-1g、蒸馏水1-10L，50-150℃灭菌5-100min；
溶液b为七水合硫酸亚铁88-448g、蒸馏水0.5-5L，用微孔滤膜过滤灭菌；
溶液c为琼脂糖20-100g、蒸馏水0.4-4L，50-150℃灭菌5-100min；
待溶液a和溶液c冷却到70℃时，与溶液b混合均匀，快速调节pH到2-5之间，即可得到氧化亚铁硫杆菌分离培养基；
3）、将氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，冷却凝固后形成固体平板，取含有原始菌种的样品于盛有氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，摇床培养，经培养后得到菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）；
4）、取上述菌株与液体培养基混合继续培养，培养至出现淡黄色或红褐色浑浊，取培养液装入无菌水按稀释平板法分离，稀释于由氧化亚铁硫杆菌分离培养基冷却凝固后形成的固体平板上，涂布培养10-15天出现菌落，经过五次培养后，菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）变成绝对优势菌种，得到含有菌株的培养液；
5）、将培养液转入反应釜内，并在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中充分反应、浸出，得到浸出液；
6）、将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂（氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠、磷酸钠、草酸铵、碳酸钠、硫化钠），使培养液中的金属离子析出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
步骤一、采集原始菌种；
步骤二、制备含有菌株的培养液；
步骤三、将培养液转入反应釜内，并在培养液中加入废旧的锂离子电池正极材料，正极材料在培养液中充分反应、浸出，得到浸出液；
步骤四、将浸出液流入沉淀釜中，加入沉淀剂，使培养液中的金属离子析出。
2.根据权利要求1所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：步骤一中所述制备含有菌株的培养液，具体步骤如下：
1）、配置液体培养基以及氧化亚铁硫杆菌分离培养基；
2）、制备含有菌株的培养液。
3.根据权利要求2所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：所述液体培养基为0.045-4.5 g/L 硫酸铵，0.005-0.5 g/L 氯化钾， 0.015-1.5g/L 磷酸二氢钾，0.05-5 g/L 七水合硫酸镁， 0.001-0.1 g/L 四水合硝酸钙，2-200g/L 七水合硫酸亚铁， 用硫酸调节pH=2.0。
4.根据权利要求2所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：所述氧化亚铁硫杆菌分离培养基由溶液a、溶液b、溶液c混合而成，其中：
溶液a为硫酸铵6-300g、氯化钾0.2-10g、磷酸氢二钾1-50g、七水合硫酸镁1-50g、硝酸钙0.02-1g、蒸馏水1-10L，50-150℃灭菌5-100min；
溶液b为七水合硫酸亚铁88-448g、蒸馏水0.5-5L，用微孔滤膜过滤灭菌；
溶液c为琼脂糖20-100g、蒸馏水0.4-4L，50-150℃灭菌5-100min；
具体步骤为待溶液a和溶液c冷却到70℃时，与溶液b混合均匀，快速调节pH到2-5之间，即可得到氧化亚铁硫杆菌分离培养基。
5.根据权利要求2所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：所述制备含有菌株的培养液的具体步骤为：
①将氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，冷却凝固后形成固体平板，取含有原始菌种的样品于盛有氧化亚铁硫杆菌分离培养基倒入培养皿中，摇床培养，经培养后得到菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）；
②取上述菌株与液体培养基混合继续培养，培养至出现淡黄色或红褐色浑浊，取培养液装入无菌水按稀释平板法分离，稀释于由氧化亚铁硫杆菌分离培养基冷却凝固后形成的固体平板上，涂布培养10-15天出现菌落，经过五次培养后，菌株（氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、黑曲霉）变成绝对优势菌种，得到含有菌株的培养液。
6.根据权利要求1所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：步骤四中所述沉淀剂为氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠、磷酸钠、草酸铵、碳酸钠、硫化钠。
7.根据权利要求1所述的一种通过微生物配合发酵釜与沉淀釜浸出金属离子的方法，其特征在于：步骤四中可以通过控制系统控制浸出液与沉淀剂进入共沉淀反应釜的流速来调控pH，实现浸出液中金属离子的沉淀。
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CN115232755A (zh) * 2022-05-23 2022-10-25 天津科技大学 一种能够产草酸的废锂离子电池金属回收菌株、方法及应用

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