[发明专利]一种酸性废水中钚的微生物去除及回收方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中含钚放射性酸性废水的处理技术领域，特别是涉及一种酸性废水中钚的微生物去除及回收方法。

背景技术

在含钚污染土壤的化学淋洗去污及含钚其它样品的实验室分析及测量中，会产生较多的含钚废液。这些废液通常具有酸度较高，废液体积较大，且盐度较高等特点。常用离子交换-水泥固化法实现废水中钚的去除，但是该方法存在工艺流程冗长、产生的二次废物量大、处理成本高等缺点；实验室中采用的聚合氯化铝絮凝沉淀法又存在仅适用于碱性条件、试剂消耗量大、二次废物需再次处理等缺点，难以大规模应用。近些年，国内利用微生物去除废水中的钚少见报道，仅有中国科学院成都生物研究所李福德等人于1995年报道的利用核工业废水中分离出的OR菌实现废水中钚的净化回收，但该文章中未涉及OR菌在酸度较大的废水中对钚的净化效果，以及背景电解质的影响，且需经过多次解吸方能实现钚的高效回收。目前，尚无有关耐辐射曲霉对酸性废水中钚的去除和回收的研究报道。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于酸性废水中钚的去除和回收再利用方法，实现酸性废水中钚的直接去除和一次性回收及流程易操作、消耗的试剂量少、钚的去除率和回收率高及处理成本低廉等目标，从而证明该方法在含钚酸性废水的处理应用中的良好前景。

本发明的技术方案：一种酸性废水中钚的微生物去除及回收方法，包括下述步骤：

一、F77湿菌体的制备：称量一定量的去皮土豆，按每200g土豆加入1L超纯水的比例加入超纯水，煮沸20-40min，冷却后用医用纱布过滤，再按1L悬浊液中加入20g葡萄糖的比例加入葡萄糖搅拌均匀，所得的悬浊液称之为PDA培养基，取100mL PDA培养基于500mL锥形瓶中，用透气膜封口，放入高压锅110-130℃湿热灭菌25-35min；在洁净台内冷却后，用竹签取F77菌种于锥形瓶中，所述F77菌为耐辐射真菌曲霉Aspergillus sp.,保藏编号为 CGMCC No.8382，用透气膜封口后，在气浴振荡器25-35℃下振荡60-80h，再将溶液和菌体抽滤，即可得到F77湿菌体，备用；

二、酸性废水中钚的去除：在pH为1.0～5.0，钚浓度在5-500ng/mL的酸性废水中，按湿菌体质量/废水体积加入步骤一中制备好的F77湿菌体0.001～0.1g/mL，25～45℃下振荡6～24h，离心分离10～30min，即可获得富集钚的F77湿菌液，备用；

三、钚的回收：将步骤二中获得富集钚的F77湿菌液装于瓷坩埚中，置于马弗炉中，分别于110℃、220℃、330℃和440℃下加热1h，550℃下灰化8h，用8mol/L硝酸溶解样品灰，过滤即可获得钚溶液，完成酸性废水中钚的去除与回收。步骤一中所采用的抽滤条件为：真空度为0.05MPa，抽滤时间为30～60s，抽滤时间太短，所得湿菌体含水量会偏高，从而使得湿菌的称重偏差增大；抽滤时间太长，所得菌体过于干燥，在废水中不易分散。

本发明采用的耐辐射真菌曲霉(Aspergillus sp.)F77是由新疆农业科学院微生物应用研究所提供的，该所于2014年7月15日申请的专利名称为：一种耐辐射曲霉及其在吸附铯137生物处理中的应用，公开日为2014年10月08日，公开号为：CN104087519A，其中，耐辐射真菌曲霉(Aspergillus sp.)F77保藏编号为CGMCC No.8382。

有益效果：利用本发明提供的F77湿菌体对酸性废水中钚的去除流程，可实现酸性废水中钚的直接去除，而无需另外加入碱来调节废水的酸度，减少了试剂用量和操作步骤，当废水pH值为1.0、湿菌用量为0.02g/mL、25℃下，对300ng/mL以下钚的一次性去除率可达95％以上，F77对钚的最大去除量为497.9ng/g，特别是在废水酸度高达1.0mol/L时，0.005g/mL的F77通过四次吸附对废水中10ng/mL的钚的总去除率也可达95％以上；利用本发明提供的逐步升温的灰化溶出流程，实现了钚的一次性高回收，回收率可达95％以上。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1所示为废水酸度对F77去除钚的影响。

图2所示为F77湿菌用量对钚去除率的影响。

图3所示为背景电解质浓度对F77去除钚的影响。

图4所示为振荡时间对F77去除钚的影响及F77去除钚的动力学拟合。

图5所示为温度和钚的浓度对F77去除钚的影响。

图6所示为F77去除钚的Freundlich吸附等温模型拟合。