一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(vi)污染水體的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法。以典型的兼性海洋紅樹(shù)林內(nèi)源真菌Fusariumsp.#ZZF51為材料，其菌絲體經(jīng)過(guò)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨修飾后投放于含鈾(VI)污染的水體中，修復(fù)鈾(VI)污染水體，一段時(shí)間之后，將之打撈并進(jìn)行集中處理。改性材料富集鈾(VI)能力強(qiáng)，自投放后1-3h即可達(dá)到90%以上的去除率。改性材料浮于水體表面，易于打撈和集中處理。操作、管理簡(jiǎn)便、成本低、修復(fù)效率高，對(duì)環(huán)境友好，無(wú)二次污染等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它適用于鈾礦山、水冶廠以及各種廢礦石和尾礦浸出液等各種鈾污染水體的后期處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鈾(VI)污染水體的修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨處理的紅樹(shù)林內(nèi)源真菌sp.#ZZF51(—株典型的兼性海洋抗輻射真菌，可于淡水、陸棲及海洋環(huán)境生產(chǎn)及產(chǎn)孢)快速清除水體中鈾(VI)污染的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈾是一種放射性物質(zhì)，也是一種重要的能源物質(zhì)，在水體和土壤中大多以鈾酰離子(UO22+)形式存在。隨著核工業(yè)的快速發(fā)展及廢舊核設(shè)施的退役，一些含鈾(VI)廢水已給環(huán)境和人類(lèi)帶來(lái)了較為嚴(yán)重的危害，鈾(VI)通常由食物鏈蓄積在人體肝臟和骨骼中，可誘發(fā)肺癌、肝癌、胰腺癌等多種疾病。人們?cè)诜派湫詮U水尤其是含鈾(VI)廢水的處理方面，目前主要有混凝沉淀、化學(xué)沉淀、萃取、膜分離、氧化還原、沉降-結(jié)晶、凝結(jié)-絮凝、物理吸附、離子交換、電化學(xué)處理、蒸發(fā)濃縮、滲析及反滲透等方法，這些傳統(tǒng)方法雖在一定程度取得了較好效果，但普遍存在產(chǎn)生的泥漿量較大，工藝流程冗長(zhǎng)，后續(xù)處理煩瑣，成本高以及二次污染等，尤其對(duì)含低/微量鈾(VI)廢水的處理效果很一般，正因如此，它們的應(yīng)用便受到極大限制。
[0003] 微生物修復(fù)是指利用微生物機(jī)體表面及體內(nèi)本身化學(xué)結(jié)構(gòu)與成分特性來(lái)吸附溶于水中的重金屬離子，再通過(guò)固液分離去除水溶液中重金屬離子的一種方法，它以其高效廉價(jià)，適應(yīng)的pH值和溫度范圍寬，選擇性好且對(duì)低濃度廢水(重金屬質(zhì)量濃度I~100mg/ L)處理效果好等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。與傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)相比，微生物修復(fù)具有以下顯著特點(diǎn):(1)吸收速度快，吸收量大，選擇性好；(2)處理效率高，pH值和適應(yīng)溫度范圍寬；(3)生物吸收材料來(lái)源廣泛，品種豐富，成本低；(4)投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，可有效地回收一些有用貴重金屬；(5)用一般化學(xué)方法就能解吸生物材料上所吸附的重金屬離子，且解吸后的生物材料可循環(huán)使用。正因如此，微生物修復(fù)法被視為處理大量含低濃度重金屬離子廢水的最理想方法，也是該領(lǐng)域內(nèi)最有前景的方法。
[0004]在過(guò)去十多年里，通過(guò)微生物修復(fù)法來(lái)處理含鈾(VI)廢水主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:(I)改性微生物材料修復(fù)鈾(VI)污染水體，通常對(duì)微生物進(jìn)行改性的化學(xué)物質(zhì)多為常見(jiàn)有機(jī)溶劑、有機(jī)酸堿以及能發(fā)生聚合反應(yīng)的有機(jī)單體等，而對(duì)采用非離子型表面活性劑來(lái)改性微生物的報(bào)道卻很少。本項(xiàng)專(zhuān)利是一種利用十六烷基三甲基溴化銨處理的兼性南海紅樹(shù)林內(nèi)源真菌sp.#ZZF51修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，至今未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。
(2)修復(fù)鈾(VI)污染水體的微生物絕大部分來(lái)源陸地，而對(duì)海洋來(lái)源(包括紅樹(shù)林來(lái)源)的微生物卻鮮有報(bào)道。一般來(lái)說(shuō)，海洋微生物分為兩大類(lèi):第一類(lèi)為專(zhuān)性海洋微生物，即只能在海洋和河口環(huán)境中生長(zhǎng)和產(chǎn)孢；第二類(lèi)為兼性海洋微生物，即來(lái)自淡水或陸棲但能在海洋環(huán)境中生產(chǎn)和產(chǎn)孢的種類(lèi)，誠(chéng)然，這類(lèi)微生物仍能回歸淡水或陸棲進(jìn)行生產(chǎn)及產(chǎn)孢。眾所周知，海洋環(huán)境具有高鹽、高壓、低溫、少光照、貧營(yíng)養(yǎng)、局部高溫等特征，正是這種極端環(huán)境造就了海洋來(lái)源微生物擁有自己特殊的種屬及獨(dú)特的代謝方式，并能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎功能獨(dú)特的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物十分有助于微生物對(duì)鈾(VI)污染水體的修復(fù)，所以說(shuō)利用海洋來(lái)源微生物來(lái)修復(fù)鈾(VI)污染水體則潛力無(wú)限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，該方法既具有取材方便、成本低廉、環(huán)境友好，修復(fù)效率高(尤其對(duì)低鈾(VI)離子濃度廢水)，又具有處理步驟簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)小，水體pH值近中性，適應(yīng)溫度范圍寬等多重特點(diǎn)。
[0006]為解決上述任務(wù)，本項(xiàng)專(zhuān)利通過(guò)采樣和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，從多種南海紅樹(shù)林內(nèi)源真菌中篩選出本身富集鈾(VI)能力強(qiáng)、生長(zhǎng)和繁殖速度快、且耐鹽抗輻射的兼性海洋真菌Fusarium sp.#ZZF51。享麗Fusarium sp.#ZZF51米自湛江，由中山大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院海洋天然產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)室林永成教授和佘志剛教授惠贈(zèng)，菌種現(xiàn)保存在中山大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院及南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院。通過(guò)將該真菌一次投放可使?jié)舛葹?0-150 mg/L的含鈾(VI)污染水體中鈾(VI)的濃度下降90%以上，最終完全達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]—種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其具體的措施是:以一株典型的兼性海洋紅樹(shù)林內(nèi)源真菌sp.#ZZF51為材料，其菌絲體經(jīng)過(guò)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨修飾后投放于含鈾(VI)污染的水體中，修復(fù)鈾(VI)污染水體，一段時(shí)間之后，將之打撈并進(jìn)行集中處理，鈾(VI)污染水體中鈾(VI)的濃度下降90%以上。
[0008]真菌菌絲體化學(xué)改性過(guò)程為:
(1)真菌發(fā)酵培養(yǎng)基GYP經(jīng)121V (0.1 MPa)高溫滅菌15 min后，接菌，25 °C靜置培養(yǎng)22天，待菌絲體成熟后，經(jīng)紗布過(guò)濾、烘干、研磨、100目過(guò)篩，置于干燥器中保存?zhèn)溆茫?br> (2)準(zhǔn)確稱(chēng)取1.5 g上述菌粉置于300 ml帶塞三角瓶中，加入150 mL濃度5% (w/v)的十六烷基三甲基溴化銨溶液，在磁力攪拌器上保持恒溫30°C，攪拌24小時(shí)，轉(zhuǎn)速125 rpm/min。然后將經(jīng)化學(xué)改性處理的菌粉高速離心，之后以去離子水洗滌多次，直至檢測(cè)無(wú)十六烷基三甲基溴化銨為止，烘干備用。
[0009]改性菌絲體修復(fù)鈾(VI)污染水體的詳細(xì)步驟是:
Cl)按照每升含鈾(VI) 20-250 mg水體中投放0.6-1.2 g改性菌絲體；
(2)鈾(VI)污染水體的pH值控制在中性7.0左右；
(3)在投放改性菌絲體后I小時(shí)將真菌打撈上來(lái)；
(4)將打撈上來(lái)的真菌轉(zhuǎn)移到安全地方進(jìn)行干燥、粉碎、焚燒，最后填埋到鈾尾礦庫(kù)集中處理。
[0010]為了達(dá)到更好的吸附效果，可以采取以下措施:
(1)采用振蕩或攪拌裝置，振速以120-180rpm為宜；
(2)采用溫度環(huán)境，以20°C-30°C為宜；
(3)增加改性真菌的含量，以不超過(guò)1.2 g/L水體為宜；
(4)延長(zhǎng)改性菌絲體與水體接觸的時(shí)間，以1-3小時(shí)為宜。
[0011](5)鈾(VI)污染水體的pH值應(yīng)控制在中性7.0左右。
[0012]本發(fā)明以經(jīng)過(guò)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨修飾后的兼性南海紅樹(shù)林內(nèi)源真菌sp.#ZZF51為材料，修復(fù)鈾(VI)污染水體的技術(shù)方法。該方法通過(guò)向鈾(VI)污染水體投放上述改性真菌菌絲體，然后利用其對(duì)鈾(VI)的吸附作用以達(dá)到去除水體中鈾(VI)的效果。
[0013]一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
(I)真菌菌種來(lái)源海洋，因海洋環(huán)境的特殊性致使海洋真菌具有特殊的種屬及獨(dú)特的代謝方式，所以所選用材料較為特殊。
[0014](2)真菌/7W1Sariiffl? sp.#ZZF51發(fā)酵培養(yǎng)方便，其菌絲體來(lái)源十分豐富。
[0015](3)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨改性真菌菌絲體步驟簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
[0016](4)改性材料富集鈾(VI)能力強(qiáng)，自投放后1-3 h即可達(dá)到90%以上的去除率。
[0017](5)改性材料浮于水體表面，易于打撈和集中處理。
[0018](6)操作、管理簡(jiǎn)便、成本低、修復(fù)效率高，對(duì)環(huán)境友好，無(wú)二次污染等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它適用于鈾礦山、水冶廠以及各種廢礦石和尾礦浸出液等各種鈾污染水體的后期處理。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1鈾(VI)的去除率及吸附容量隨pH值的變化關(guān)系圖，
圖2鈾(VI)的去除率及吸附容量隨投放改性菌絲體固液比的變化關(guān)系圖，
圖3鈾(VI)的去除率及吸附容量隨時(shí)間的變化關(guān)系圖，
圖4鈾(VI)的去除率及吸附容量隨鈾(VI)初始濃度的變化關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1:
向6組？!1值分別為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0含鈾(￥1)量為 50 mg 1 的 50 mL 水體中分別投放30 mg真菌活性菌絲體，I h時(shí)，分別檢測(cè)水體中鈾(VI)的含量，鈾(VI)的去除率及吸附容量隨PH值的變化關(guān)系見(jiàn)附圖1。由圖可知，當(dāng)pH值為7.0時(shí)，鈾(VI)的去除效果最好，達(dá)到90%以上。
[0022]實(shí)施例2:
向6組pH 7.0含鈾(VI)量為50 mg L—1的水體中按改性菌絲體的不同固液比量(0.2、
0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 g L—1)分別進(jìn)行投放，I h時(shí)，分別檢測(cè)水體中鈾(VI)的含量，鈾(VI)的去除率及吸附容量隨投放改性菌絲體固液比的變化關(guān)系見(jiàn)附圖2。當(dāng)所投放真菌活性菌絲體固液比量超過(guò)0.6 g時(shí)，鈾(VI)的去除率較大，超過(guò)95%，去除效果較好，但菌絲體密度不宜太大，在I L水體中以0.6-1.2 g為宜，其中0.6 g為最佳。
[0023]實(shí)施例3:
向11組pH 7.0含鈾(VI)量為50 mg 1的50 mL水體中分別投放30 mg真菌改性菌絲體，10、20、30、40、50、60、70、80、90、120、180 min時(shí)，分別檢測(cè)水體中鈾(VI)的含量，鈾(VI)的去除率及吸附容量隨時(shí)間的變化關(guān)系見(jiàn)附圖3。當(dāng)投放時(shí)間I h時(shí)，釷(IV)的去除率為最大，超過(guò)90%，去除效果較好。本發(fā)明可以適當(dāng)延長(zhǎng)改性菌絲體與水體接觸的時(shí)間，以1-3 h為宜。
[0024]實(shí)施例4:
向 14 組 pH 7.0 含不同鈾(VI)初始濃度(20、30、40、50、60、70、80、100、150、200、250、300、350、400 mg L-1)的50 mL水體中分別投放30 mg真菌改性菌絲體，I h時(shí)，分別檢測(cè)水體中鈾(VI)的含量，鈾(VI)的去除率及吸附容量隨鈾(VI)初始濃度的變化關(guān)系見(jiàn)附圖4。當(dāng)鈾(VI)初始濃度低于250 mg(VI)的去除率達(dá)90%以上，去除效果較好。
【權(quán)利要求】
1.一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其特征在于:以真菌應(yīng)sp.#ZZF51為材料，真菌絲體經(jīng)過(guò)非離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨修飾后投放于含鈾(VI)污染的水體中，修復(fù)鈾(VI)污染水體，一段時(shí)間之后，將之打撈并進(jìn)行集中處理，鈾(VI)污染水體中鈾(VI)的濃度下降90%以上； 所述真菌菌絲體化學(xué)修飾過(guò)程為: (a)真菌發(fā)酵培養(yǎng)基經(jīng)121V、0.1 MPa高溫滅菌15 min后，接菌，25 1:靜置培養(yǎng)22天，待菌絲體成熟后，經(jīng)紗布過(guò)濾、烘干、研磨、100目過(guò)篩，置于干燥器中保存?zhèn)溆茫? (b)稱(chēng)取1.5 g上述菌粉置于300 ml帶塞三角瓶中，加入150 mL濃度5% w/v的十六烷基三甲基溴化銨溶液，在磁力攪拌器上保持恒溫30°C，攪拌24小時(shí)，轉(zhuǎn)速125 rpm/min,然后將經(jīng)化學(xué)改性處理的菌粉高速離心，之后以去離子水洗滌，直至檢測(cè)無(wú)十六烷基三甲基溴化銨為止，烘干備用； 所述改性菌絲體修復(fù)鈾(VI)污染水體的具體步驟是:
(1)按照每升含鈾(VI)20-250 mg水體中投放0.6-1.2 g改性菌絲體； (2)鈾(VI)污染水體的pH值控制在中性7.0 ； (3)在投放改性菌絲體后I小時(shí)將真菌打撈上來(lái)； (4)將打撈上來(lái)的真菌轉(zhuǎn)移到安全地方進(jìn)行干燥、粉碎、焚燒，最后填埋到鈾尾礦庫(kù)集中處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其特征在于:所述改性菌絲體投放含鈾(VI)污染的水體中，采用振蕩或攪拌裝置，振速120-180 rpm為宜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其特征在于:采用溫度環(huán)境，20°C -30°C為宜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其特征在于:增加真菌的含量，不超過(guò)1.2 g/L水體為宜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用經(jīng)非離子型表面活性劑處理的真菌修復(fù)鈾(VI)污染水體的方法，其特征在于:延長(zhǎng)改性菌絲體與水體接觸的時(shí)間，1-3 h為宜。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK104176835SQ201410439238
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】譚倪, 陳芳, 楊司坤, 龍威, 張穩(wěn), 賈曉鶴, 侯丹, 廖森 申請(qǐng)人:南華大學(xué)