CN113936835A - 一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水华蓝藻质的铀污染修复方法，将水华蓝藻在体积分数为30‰的NaCl溶液中处理1天后，和铀污染废弃物按照体积比1：1～1：3混合，获得蓝藻‑废弃物混合液，水华蓝藻加入量以蓝藻‑废弃物混合液体积计OD680在0.4～0.8之间，同时加入CaCl2至其终浓度为400mg/L，修复1天后获得修复后的铀污染废弃物。该方法绿色环保，成本低，高效固定废弃物中的铀污染，修复后的产物可较长期地在环境中被钝化，不受氧化还原环境的影响，不易二次释放。

Description

一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法
技术领域
本发明涉及污染修复领域，尤其涉及一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法。
背景技术
目前，核能被广泛应用于核电站等设备中，因而铀矿资源需求扩大。大规模铀矿山的开采，铀尾矿的堆放，核电站等设备中含铀废物等的排放导致了铀污染正在成为一个严重的全球环境问题。含铀废弃物不可避免的会对人类健康和环境造成严重损害。越来越多的数据表明，暴露于铀污染环境中会导致生物的致命病变及基因突变。
目前，已经开发了许多铀污染废弃物的修复的方法，例如化学和生物沉淀钝化、吸附、膜技术、离子交换等。这些方法均对铀污染的修复有良好的效果，但是也均存在各自的缺陷。利用树脂修复方法处理铀污染的优点在于装置简单，操作简便，处理量大，缺点是仅适用于原水成分单一的水体，若水体中含有较多无机阴离子，树脂使用寿命大大减短。沉淀钝化法处理效率高，处理成本低，适用于处理含铀浓度较高的废弃物，但产生沉淀的后续稳定性会涉及到二次污染问题。一些生物处理的方案中，主要应用了微生物对铀的吸附作用和具有还原能力的厌氧微生物对铀的还原作用，导致铀的沉淀。生物吸附对于铀的去除有非常不错的效果，但是其去除稳定性较差，易发生二次释放，而生物还原法去除U(VI)则需要求较高的厌氧环境，且还原产物易发生再氧化。
综上所述，铀污染废弃物的处理方法需要寻求一个经济且效率高的修复材料进行处理。因此本发明提出基于水华蓝藻的铀污染废弃物的修复方法，或是一种更经济、绿色、高效的铀污染处理的方法。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法，该方法具有原材料廉价易得，处理步骤简单，具有修复效率高且对环境扰动少，修复后不易二次释放等优点，可以有效修复铀污染水体。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法，该方法具体步骤如下：
将水华蓝藻在体积分数为30‰浓度的强离子介质溶液中处理1天后，和铀污染废弃物按照体积比1：1～1：3混合，获得蓝藻-废弃物混合液，所述水华蓝藻加入量以蓝藻-废弃物混合液体积计OD680在0.4～0.8之间，同时加入CaCl2至其终浓度为400mg/L，在温度室温条件下，修复1天，获得修复后的铀污染废弃物。
进一步地，所述水华蓝藻为水华爆发时，获得的水华蓝藻。
进一步地，取水华蓝藻在实验室进行发酵培养后，加入体积分数为30‰NaCl处理1天，实现铀污染的修复，铀的修复率达到70％以上。
进一步地，经NaCl处理后的水华蓝藻溶液和铀污染废弃物按照体积比1：1～1：3混合，获得蓝藻-废弃物混合液，混合液中铀含量为≤30mg/L，pH≥4。
进一步地，所述水华蓝藻加入量以蓝藻-废弃物混合液体积计，OD680在0.4～0.8之间，优选0.7。
进一步地，蓝藻的具体处理过程为：将水华蓝藻接种至BG11培养基中，在25℃、光照/黑暗为12h/12h环境中培养至对数生长期7天后，将培养液在5500rpm离心20min，去掉上清液后，收集菌体沉淀，将收集到的菌体沉淀加入到体积分数为30‰的NaCl溶液中处理1天，得到NaCl处理的蓝藻。
进一步地，水华蓝藻在水华爆发时胞内聚集了大量磷，在强离子介质环境的胁迫下，胞内磷释放到胞外后，和铀污染废弃物混合，同时加入氯化钙，最终通过铀与蓝藻富集的磷以及溶液中的钙的沉淀，形成非常稳定的钙-铀-磷物相；通过水华蓝藻固定了铀污染废弃物中的铀。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过水华蓝藻能固定废弃物中的铀。
(2)利用水华蓝藻处理铀污染废弃物，无需异位，方便且成本低，处理效果较理想，即使在高盐度高铀含量(30mg/L)的环境中，铀的去除率均可达到70％以上，且不易造成二次释放；本修复技术修复效果稳定且材料环保。
附图说明
图1为修复后的水华蓝藻和铀的固相透射电子显微镜结果示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
实施例
本发明提供了一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法，水华蓝藻在水华爆发时胞内聚集了大量磷，在强离子介质环境的胁迫下，胞内磷释放到胞外后，和铀污染废弃物混合，同时加入氯化钙，最终通过铀与蓝藻富集的磷以及溶液中的钙的沉淀，形成非常稳定的钙-铀-磷物相；通过水华蓝藻固定了铀污染废弃物中的铀。该方法具体步骤如下：
(1)水华蓝藻的制备：将水华爆发时获得的水华蓝藻接种至装有500ml BG11液体培养基的锥形瓶中，并在25℃、光照/黑暗为12h/12h环境中培养至对数生长期7天后，获得水华蓝藻培养液，将培养液在5500rpm离心20min，去掉上清液后，收集菌体沉淀，即为水华蓝藻。所述BG11液体培养基组成：1.5g/L NaNO3、40mg/L K2HPO4、75mg/L MgSO4·7H2O、6mg/L柠檬酸、6mg/L柠檬酸铁铵、1mg/L EDTANa2和20mg/L Na2CO3，溶剂为去离子水，pH值自然。
(2)铀污染废弃物的修复：将水华蓝藻在体积分数为30‰的NaCl溶液中处理1天后，在体积比不同的水华蓝藻/铀污染废弃物混合比例(1：1、1：2、1：3)混合(不同混合比下，OD680范围在0.4～0.8，其中1：1混合时，OD680为0.7)，得到蓝藻-废弃物混合液，混合液中铀含量为≤30mg/L，pH≥4，同时加入CaCl2至终浓度为400mg/L，在室温条件下处理1天后，获得修复后的废弃物，如图1所示。利用电感耦合等离子发生光谱仪(ICP-OES)测量铀浓度并计算去除率(去除率(％)＝100*(c0-c)/c0)；c0为初始铀浓度，c为修复后的铀浓度。实验结果表明：不同的蓝藻/铀污染废弃物混合比例(1：1、1：2、1：3)的水样中，利用所述的水华蓝藻，在温度室温条件下，修复一天后，铀的去除率分别达到了100.00％，82.12％，80.17％。可见，在混合比例为1：1(即OD680＝0.7)时，铀的去除率最高，可完全去除。
(3)水华蓝藻除铀稳定性检验：为了检验本方法水华蓝藻修复铀污染的稳定性，通过实验室模拟的水环境的变化，评估修复后的废弃物中铀的再释放情况。将步骤(2)修复1天后的蓝藻-废弃物混合液继续放置11天后，其铀的去除率仍然保持在100.00％，100％，71.66％。修复稳定性检验结果显示，该修复方法在铀浓度≤30mg/L时能持续的固定铀污染废弃物。
对比例
实施例1中不加水华蓝藻，其他同实施例1，进行修复及稳定性的检验，经过1天的修复，铀的去除率均趋于0％。
对比例1结果表明，实施例1中，水华蓝藻能持续的固定铀污染废弃物。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于水华蓝藻的铀污染修复方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
将水华蓝藻在体积分数为30‰浓度的强离子介质溶液中处理1天后，和铀污染废弃物按照体积比1：1～1：3混合，获得蓝藻-废弃物混合液，所述水华蓝藻加入量以蓝藻-废弃物混合液体积计OD680在0.4～0.8之间，同时加入CaCl2至其终浓度为400mg/L，在温度室温条件下，修复1天，获得修复后的铀污染废弃物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水华蓝藻为水华爆发时，获得的水华蓝藻。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，取水华蓝藻在实验室进行发酵培养后，加入体积分数为30‰NaCl处理1天，实现铀污染的修复，铀的修复率达到70％以上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经NaCl处理后的水华蓝藻溶液和铀污染废弃物按照体积比1：1～1：3混合，获得蓝藻-废弃物混合液，混合液中铀含量为≤30mg/L，pH≥4。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水华蓝藻加入量以蓝藻-废弃物混合液体积计，OD680在0.4～0.8之间，优选0.7。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，蓝藻的具体处理过程为：将水华蓝藻接种至BG11培养基中，在25℃、光照/黑暗为12h/12h环境中培养至对数生长期7天后，将培养液在5500rpm离心20min，去掉上清液后，收集菌体沉淀，将收集到的菌体沉淀加入到体积分数为30‰的NaCl溶液中处理1天，得到NaCl处理的蓝藻。
7.如权利要求1中所属的方法，其特征在于，水华蓝藻在水华爆发时胞内聚集了大量磷，在强离子介质环境的胁迫下，胞内磷释放到胞外后，和铀污染废弃物混合，同时加入氯化钙，最终通过铀与蓝藻富集的磷以及溶液中的钙的沉淀，形成非常稳定的钙-铀-磷物相；通过水华蓝藻固定了铀污染废弃物中的铀。
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