RU1792738C

RU1792738C - Способ получени биосорбента ионов радиоактивных металлов

Info

Publication number: RU1792738C
Application number: SU904807391A
Authority: RU
Inventors: Борис Афанасьевич Величко; Леонид Семенович Когтев; Ольга Александровна Архипова; Владимир Михайлович Кулаков; Виталий Михайлович Шубко; Сергей Константинович Лисин; Петр Сергеевич Трухляев
Original assignee: Научно-производственное объединение "Биотехника"; Институт атомной энергии им.И.В.Курчатова
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1993-02-07

Abstract

Использование: биотехнологи , а именно к получению биосорбентов. Сущность изобретени : получение биосорбентов из биомасс продуцентов экзогидролаз путем последовательной обработки твердой фазы смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворител и 60-20% спирта, при температуре 10-80&deg;С в течение 2-6 ч и после отделени жидкой фазы избытком гор чей дистиллированной воды при 60-100&deg;С. Полученный твердый остаток сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов. Сорбци- онна способность повышаетс в 3-60 раз.

Description

(Изобретение относитс к биотехнологии ,: а именно к способу получени биосорбентов ионов радиоактивных элементов из биомасс микромицетов - основного отхода производств экзогидролаз.

. В насто щее врем способность св зывать катионы из водных растворов установлена у различных систематических групп .микроорганизмов. Процесс извлечени металлов из растворов с помощью микробной биомассы получил название биосорбции.

Известен способ получени биосорбен- тов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу обрабатывают избытком 0,2fe-1,25 мол рного раствора щелочи (NaOH или КОН) при 50-100°С, промывают, сущат и используют дл поглощени катионов металлов. При этом по сравнению с ис- ход|ной биомассой имеет место увеличение всех видов сорбции.

Недостаток способа получени биосор- бентов из отходов микробиологических производств состоит в том, что дл обработки биомасс используютс химически агрессивные и токсичные вещества.

Кроме того, промышленное производство биосорбентов по описанному выше способу характеризуетс значительными объемами щелочных стоков, создава после обработки биомасс новые токсичные отходы . При этом полученные биосорбенты обладают низкой сорбционной емкостью по отношению к ионам радиоактивных элементов .

Известен способ получени биосорбента ионов радиоактивных металлов путем экстрагировани балластных веществ из биомассы продуцента экзогидролаз, отделени твердой фазы фильтрацией, промывани ее дистиллированной водой до рН 7,0,

3

ю VI

CJ 00

высушивани и измельчени , причем экстрагирование осуществл ют цитрат-фосфатным буфером с рН 2,5-4.5 в течение 0,5-5 ч при 5-45°С, отдел ют твердую фазу, повторно экстрагируют ее цитрат-фосфатным буфером с рН 4,5-6,5 в том же режиме и после отделени твердой фазы промывку ведут дистиллированной водой с температурой 60-100°С.

Недостатком способа вл етс недостаточно высока сорбционна способность биосорбента.

Целью изобретени вл етс малоотходное и экологически чистое получение биосорбентов ионов радиоактивных элементов с повышенной сорбционной способностью .

Поставленна цель достигаетс тем, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворител (гексан, гептан, пентан, экстракционный бензин) и 60-20% спирта (этанол, н-пропа- нол, изопропанол, бутанол), при 10-80°С в течение 2-6 .ч, отделенную фильтрацией твердую фазу обрабатывают избытком гор чей дистиллированной воды при 60-100°С, после чего твердую фазу сушат и измельчают . ... .-- ..-.- :

Способ заключаетс в следующем.

Биомассу микромицетов обрабатывают смесью/содержащей 40-80% углеводородного растворител и 60-20% спирта, при температуре 10-80°С в течение 2-6 ч, затем твердую фазу отдел ют фильтрацией и обрабатывают избытком гор чей дистиллированной воды при 60-100°С, после чего твердую фазу сушат/измельчают до зерен и используют как.бирсорбент.

Предлагаемый способ получени биосорбентов основан на экстрагировании из биомасс смесью непол рного и пол рного растворителей как пол рных соединений (белки, аминокислоты, нуклеотиды, органические кислоты), так и соединений, растворимых в непол рных средах (липиды, жирорастворимые пигменты и т.п.). Последующа обработка твердого остатка гор чей водой приводит к эффективному удалению различных олиго- и полисахари- дов, ассоциированных с хитин-глюкановым комплексом в клеточных стенках мицели . Таким образом, при обработке биомасс предлагаемым способом происходит активаци различных пол рных функциональных групп, обеспечивающих св зывание ионов радиоактивных элементов в биосорбенте .

Сорбционную способность биосорбентов , полученных по предлагаемому способу и по прототипу, определ ли по коэффициенту распределени (Ко1). Величина Kd характеризует распределение металла между твердым сорбентом и жидкой фазой и рассчитываетс по формуле

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Kd

Асорб.. у Увод.

Ав.ф. Ртв.

Асорб - радиоактивность в сорбенте, Бк;

Ав ф - радиоактивность в водной фазе, Бк;

Увод - объем водной фазы, мл;

Ртв - масса твердого сорбента, г,

Значени Kd определ ли дл плутони - 239 (IV), европи -152 (III), цези -137 (I),

Дл этого навеску биосорбента массой 0,1 г перемешивают с 5 мл раствора радионуклида в течение 6 ч при комнатной температуре , твердую и жидкую фазы раздел ют фильтрацией и в каждой из фаз количественно определ ют радиоактивность на у- счетчике в стандартных услови х. Kd рассчитывают по вышеприведенной форму- ле. - .... ....... ... .

П р и м е р 1. Биомассу продуцента целлобиазы -Aspergillus japoriicus Sato 20 X B.KMF-2632D обрабатывают 5-кратным объемом смеси, содержащей 60% экстракционного бензина Калоша и 40% этано- ла, при 45°С в течение 4 ч. Твердый остаток отдел ют фильтрацией и промывают гор чей дистиллированной водой при 80°С. Твердый остаток сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов. Коэффициенты распределени (Kd) составл ют по плуто- нию-239720; поевропию-152960; прцезию- 137 16,5.

П р и м е р 2, Согласно примеру 1, кроме того, что предлагаемым способом обрабатывают биомассу продуцента пектиназы Aspergillus foetidus. M-45. Kd составл ют по плутонию 540; по европию 690; по цезию 8,4.

П р и м е р 3. Согласно примеру 1, кроме того, что предлагаемым способом обраба-. тывают биомассу продуцента целлобиогид- ролазы и эндоглюканазы - Trichoderma viride 13/10. Kd составл ют по плутонию 50, по европию 480; по цезию 5,2.

П ри ме р4. Согласно примеру 1, кроме того, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 40-% гексана и 60% изопропи- лового спирта (изопропанола) при 80°С в течение 2 ч. Твердый остаток промывают дистиллированной водой при 60°С. Kd составл ют по плутонию 480, по европию 820, по цезию 13,5.

П р и ме р5. Согласно примеру 1, кроме того, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 80% гептана и 20% н-пропиловогр спирта (ri-пропанола) при 10°С в течение 6 ч. Твердый остаток промывают дис- тил лированной водой при 100°С. Kd составл ют по плутонию 560: по европию 635; по цезию 7,6.

П р и м е р 6. Согласно примеру 1, кроме того, что биомассу обрабатывают смесью, сод фжащей 20% пентана и 80% бутилового спи эта (н-бутанола) при 90°С в течение 1 ч. Твеэдый остаток промывают дистиллированной водой при 50°С. Kd составл ют по плутонию 70, по европию 42, по цезию 4,6.

Пример. Согласно примеру 1. кроме Tori, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 90% гексана и 10% этанола при 5°С в течение 7ч. Твердый остаток промывают дистиллированной водой при 100-С. Kd соЈтавл ют по плутонию 38, по европию 63, по цезию 3,8.

1П р и м е р 8 (прототип). Биомассу про- дуц|ента цёллобиазы - AspergiJlus japonlcus, обрабатывают 10-кратным объемом 1М раствора NaOH в дистиллированной воде при 75°С в течение 4 ч. Твердый остаток отдел ют фильтрацией, промывают дистиллированной водой до рН водной фазы 7.0. сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов. Kd составл ют по плутонию 45; по европию 15,7; по цезию 4,2.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получать биосорбенты ионов радиоактивных элементов из биомасс

продуцентов экзогидролаз, вл ющихс отходами производств. Сорбционна способность биосорбентов, полученных по предлагаемому способу, значительно (в 3- 60 раз) превосходит сорбционную способность бирсорбентов, полученных по прототипу. Преимущества предлагаемого способа состо т также в том, что дл получени биосорбентов не используютс химически агрессивные щелочные растворы, а

отработанна смесь органических растворителей может быть регенерирована.

Данный способ апробирован в лаборатории исследовани техники в микробиологических производствах ВНИМбиотехника.

Фор м у ла изобретени I . :

Способ получени биосорбента ионов радиоактивных металлов, предусматривающий экстрагирование балластных веществ из эиомассы продуцента экзогидролаз, отделение твердой фазы фильтрацией, сушку и измельчение, отличающи и с тем.

что, с целью повышени сорбционной способности биосорбента, экстрагирование балластных веществ провод т смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворител и 60-20% спирта, при температуре. tO-80°C в течение 2-6 ч, а отделенную фильтрацией твердую фазу обрабатывают избытком дистиллированной воды при 60-100°С.