利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法
2023-09-15 16:27:30 1
專利名稱：利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法
技術領域：
本發明屬於環境汙染治理技術領域，具體涉及利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法。
背景技術：
現代工業不斷發展的同時，也給環境帶來了巨大的壓力。電鍍、採礦、冶煉、製革等行業排放的重金屬進入水環境系統，不僅對生態環境造成了嚴重影響，還嚴重危害了人類的身體健康，因此必須對這些行業產生的含重金屬廢水進行分離淨化以控制其汙染。傳統的重金屬分離方法主要包括化學沉澱法、離子交換法、電化學法、溶劑萃取法、膜分離法等，這些處理方法在一定程度上取得了良好的效果，但其主要缺點在於運行成本高，且易生成二次汙染，尤其在處理大流量、低濃度金屬(1 150mg/L)廢水時，其缺點尤為顯著。生物吸附技術是環境領域近年來迅速發展起來的處理工業汙染廢水的新技術，它以各種生物體(自然界的生物體或其死亡體)吸附廢水中的重金屬離子。與傳統方法相比，生物方法具有吸附容量大、選擇性強、吸附效率高、能耗低、操作簡單、經濟上可行性等優點，能有效地處理和淨化含低濃度重金屬離子的廢水。相對於傳統的重金屬分離方法， 生物吸附法處理含重金屬廢水由於其優越的特性今年來成為各國科研工作者研究的熱點。 現階段人們研究的生物吸附劑有高分子有機物(如纖維素、半纖維素、木質素等)、藻類、細菌、黴菌、酵母菌等微生物，而關放線菌用做生物吸附劑則鮮有報導。現在研究方向主要集中在發酵工業的各種廢棄菌及海洋中繁殖的藻類上。本課題組擁有兩株能發酵生產聚賴氨酸的菌株北裡孢菌(Kitasatospora sp PL6-3 CCTCC M205012)，小白鏈黴菌(Sti^ptomyces albulus PD-I CCTCC M2011043)，在其發酵生產聚賴氨酸過程會產生大量的廢棄菌體。研究發現這些廢棄菌體能夠有效的去除廢水中的重金屬離子，將這些發酵廢棄物製備成生物吸附劑不僅可以降低廢水中重金屬離子去除的成本，而且可以有效的利用廢棄物。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種利用廢棄的鏈黴菌為原料來製備生物吸附劑的方法及去除廢水中重金屬離子的方法，為廢棄鏈黴菌的綜合利用和重金屬廢水的處理開發一條新途徑。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下—種利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，以利用鏈黴菌發酵生產聚賴氨酸過程中產生的廢菌體製備重金屬吸附劑，並利用該吸附劑吸附去除廢水中的重金屬
1 子。其中，所述的鏈黴菌為北裡孢菌PL6-3 (Kitasatospora sp) CCTCC M205012 (中國專利申請號 200510037774. 2)和 / 或小白鏈黴菌 PD-1 (Sti^ptomyces albulus)CCTCC M2011043(中國專利申請號 201110049986. 8)。
其中，所述的廢菌體，為經過發酵生產聚賴氨酸結束後，固液分離得到的菌體。其中，廢菌體製備重金屬吸附劑的方法包括如下步驟(1)把廢菌體於50 60°C烘乾，粉碎，過篩，收集30 50目顆粒；(2)把步驟(1)得到的顆粒浸泡於鹽酸中，在30 35°C下，攪拌或震蕩處理4 6h,過濾，棄上清液，收集沉澱物；(3)將步驟⑵得到的沉澱物於50 60°C烘乾，粉碎，過篩，收集30 50目顆粒即為重金屬吸附劑。步驟⑵中，所述的鹽酸濃度為100 200mg/L。步驟O)中，鹽酸體積重量為顆粒重量的100 200倍。其中，所述的重金屬廢水為包含Cr6+、Cr3+、ai2+、Cd2+、CU2+、Mn2+、Hg2+、Ni2+、和 Co2+ 中的任意一種或幾種的廢水；重金屬離子總濃度小於等於1000mg/L。其中，利用該吸附劑吸附去除廢水中的重金屬離子，其中，對於每Ig乾重/L的吸附劑處理2 100mg/L的重金屬離子；吸附過程伴隨攪拌或震蕩，廢水pH值為1 7 (優選 pHl 3)，溫度為20 40°C，吸附時間為20 Mh。有益效果本發明製備的生物吸附劑所選用的主要原料是發酵生產聚賴氨酸過程中產生的廢棄鏈黴菌，採用廢棄鏈黴菌作為吸附原材料，具有如下優點(1)廉價，加工成本低。大規模的聚賴氨酸工業生產使廢棄鏈黴菌來源非常廣泛；(2)來源穩定、易於獲得；(3)安全。該鏈黴菌具有無毒性、易生長的特點。(4)綜合利用，變廢為寶，同時為高效利用廢棄生物質提供了有效的處理方法。
圖1為聚賴氨酸發酵廢菌體Kitasatospora sp PL6-3吸附六價鉻前後傅立葉變換紅外光譜圖。圖2為聚賴氨酸發酵廢菌體Kitasatospora sp PL6-3在30°C，pH為2時對六價鉻的吸附等溫線。圖3為聚賴氨酸發酵廢菌體Kitasatospora sp PL6-3對六價鉻的吸附等溫線進行線性擬合的Langmuir等溫吸附方程方程
具體實施例方式根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。實施例1 廢菌體化學處理方法的確定。廢菌體化學預處理方式的確定是通過以下對實驗室模擬鉻廢水的吸附實驗確定的稱取5g吸附質於5個500mL三角瓶中，分別加入200mL濃度為100mg/L的EDTA、HC1、 NaOHXaCI2和DMSO洗脫液，在30°C的搖床中lOOr/min震蕩處理4h，中性濾紙過濾，棄上清液，將濾紙上吸附質收集烘乾。再將用不同的預處理方法處理過的菌體Ig置於50mg/L的重鉻酸鉀溶液中常溫下200rpm吸附Mh，離心後保留上清液，採用二苯碳醯二胼分光光度法檢測上清液中六價鉻含量。不同的預處理方式對菌體吸附Cr6+的效果(表1)表明菌體經過鹼化、酸化、鈣化、去離子化和極性化等預處理後，菌體的吸附能力發生了很大的變化。 其中以酸化處理的效果最好，其吸附率由60%提高到了 85%。而鈣化處理的菌體吸附能力明顯下降。因此，選用HCl對發酵廢棄生物質進行預處理。表1預處理對菌體吸附Cr6+能力影響
權利要求
1.一種利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，以利用鏈黴菌發酵生產聚賴氨酸過程中產生的廢菌體製備重金屬吸附劑，並利用該吸附劑吸附去除廢水中的重金屬離子。
2.根據權利要求1所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，所述的鏈黴菌為北裡孢菌PL6-3 (Kitasatospora sp) CCTCC M205012和/或小白鏈黴菌 PD-I(Streptomyces albulus)CCTCC M2011043。
3.根據權利要求1所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，廢菌體製備重金屬吸附劑的方法包括如下步驟(1)把廢菌體於50 60°C烘乾，粉碎，過篩，收集30 50目顆粒；(2)把步驟(1)得到的顆粒浸泡於鹽酸中，在30 35°C下，攪拌或震蕩處理4 他，過濾，棄上清液，收集沉澱物；(3)將步驟( 得到的沉澱物於50 60°C烘乾，粉碎，過篩，收集30 50目顆粒即為重金屬吸附劑。
4.根據權利要求3所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，步驟O)中，所述的鹽酸濃度為100 200mg/L。
5.根據權利要求3所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，步驟O)中，鹽酸體積重量為顆粒重量的100 200倍。
6.根據權利要求1所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，所述的重金屬廢水為包含Cr6+、Cr3+、Zn2\ Cd2+、Cu2+、Mn2+、Hg2+、Ni2+和Co2+中的任意一種或幾種的廢水；重金屬離子總濃度小於等於1000mg/L。
7.根據權利要求1所述的利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，其特徵在於，利用該吸附劑吸附去除廢水中的重金屬離子，其中，對於每Ig乾重/L的吸附劑處理 2 100mg/L的重金屬離子；吸附過程伴隨攪拌或震蕩，廢水pH值為1 7，溫度為20 40°C，吸附時間為20 Mh。
全文摘要
本發明公開了一種利用聚賴氨酸生產廢菌體處理重金屬廢水的方法，以利用鏈黴菌發酵生產聚賴氨酸過程中產生的廢菌體製備重金屬吸附劑，並利用該吸附劑吸附去除廢水中的重金屬離子。本發明製備生物吸附劑所選用的原料是聚賴氨酸發酵生產後的廢菌體，加工成本低，綜合利用，變廢為寶；對重金屬離子吸附時間短，吸附能力強；本發明的方法處理工藝簡單、操作方便、適用範圍廣，能有效去除廢水中的重金屬離子。
文檔編號C02F1/62GK102167417SQ20111006624
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者仲兆祥, 馮小海, 徐虹, 曹玉娟, 李莎, 歐陽平凱 申請人:南京工業大學