一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法

1.本发明涉及放射性三废处理技术领域，特别是涉及一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法。


背景技术：

2.随着核工业的快速发展以及人类生产活动(如铀浓缩过程、核武器生产、核能发电、核武器试验等)，极大地促进了铀矿冶、水冶业的发展。然而，铀矿的开采、水冶也产生了大量的含铀废石、含铀废液等放射性废物，最终堆积形成难处置的铀尾矿，导致大量放射性核素被释放进入环境。其中，铀、钍作为典型的放射性元素，具有放射性活度高、半衰期极长、危害大、难处置等特点。当铀、钍进蓄积在组织细胞中可裂变释放出α、β射线，对组织、细胞造成不可逆的内辐射损伤，最终对人类健康造成严重危害。
3.针对水体中的铀、钍污染，目前已报道的放射性废水处理技术包括化学沉淀法、吸附法、蒸发浓缩法、离子交换法、膜分离技术、磁分离法、固化法、渗滤反应墙技术、生物处理技术等。然而，放射性废水体量巨大，此类技术存在成本高、二次废物处置难。微藻生物处理技术主要是利用藻类及其胞外聚合物吸附、吸收废水中放射性核素，再通过回收生物材料，滤除放射性核素，实现放射性污染废水的减容、减量及净化。该技术具有操作简单、成本低廉、无二次污染等优势，但也存在藻体难回收、净化效率有限等不足。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中的铀、钍的方法，克服了藻体难回收、净化效率低的问题。该方法具有成本低廉，操作简单，铀、钍回收率高的优势。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，包括如下步骤：
7.s1：将小球藻种子液接种至小球藻液体培养基中，活化、培养制备得到含胞外聚合物的小球藻使用液；
8.s2：将步骤s1制备的小球藻使用液按照体积比10～15％的接种量添加至含铀、钍废水中，静置12～24小时，实现废水中铀、钍的回收和絮凝沉淀。
9.优选地，所述小球藻为普通小球藻，购于中国科学院淡水藻种库，藻种编号为fachb-8。
10.优选地，所述步骤s1中所述的小球藻种子液的制备方法包括以下步骤：将小球藻菌种接种在小球藻培养基中活化，得到小球藻种子液。
11.进一步地，所述步骤s1中小球藻菌种接种在小球藻培养基的接种量为小球藻培养基体积的5～10％，所述小球藻菌种的藻细胞密度为107cfu/ml级。
12.进一步地，所述步骤s1中的小球藻种子液活化时间为5～7天。
13.进一步地，所述步骤s1中小球藻培养条件为：光照强度为2400～2500lux、培养温度为23～25℃，培养15天。
14.进一步地，所述小球藻使用液的藻细胞密度不低于1.0
×
108cfu/ml。
15.进一步地，所述小球藻液体培养基为bg11培养基，bg11培养基组成为：nano31500mg/l，mgso436.6 mg/l，k2hpo430.5 mg/l，cacl2·
2h2o 27.2mg/l，na2co320 mg/l，柠檬酸6mg/l，柠檬酸铁铵6mg/l，edta钠盐1mg/l，h3bo32.86 mg/l，mncl4·
h2o 1.81mg/l，namo4·
2h2o 0.39mg/l，znso4·
7h2o 0.222mg/l，cuso4·
5h2o 0.079mg/l，co(no3)2·
6h2o 0.0409mg/l；
16.进一步地，所述bg11培养基的ph为7.0～7.2。
17.优选地，所述步骤s2中，在加入小球藻使用液前，将含铀、钍废水ph调整至6.0～7.5。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明选择的小球藻繁殖速度快、藻密度高、自絮凝体效果好。利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中的铀、钍，具有操作简便、核素净化效率高、可实现藻液快速分离。
20.2、本发明提供的方法，24小时内可对废水中铀、钍净化率不低于95％。
附图说明
21.图1为不同浓度铀下的小球藻自絮凝体形态；
22.图2为显微镜下偶氮胂-iii染色后小球藻胞外聚合物自絮凝体中铀、钍分布图。
具体实施方式
23.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
24.正如背景技术所述，虽然微藻生物处理技术可实现放射性污染废水的减容、减量及净化，具有操作简单、成本低廉、无二次污染等优势，但也存在藻体难回收、净化效率有限等不足。因此，本发明提供了一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中的铀、钍的方法。
25.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本技术的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本技术的技术方案。
26.本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
27.其中，小球藻的藻种编号为fachb-8。
28.实施例1：小球藻使用液制备
29.将小球藻接种于小球藻培养基中，接种量为小球藻培养基体积的10％，于光照强度为2500lux、培养温度为24℃培养7天，得到细胞数量不低于1.0
×
108cfu/ml的小球藻使用液。
30.其中小球藻培养基的组成为：nano31500 mg/l、mgso436.6 mg/l、k2hpo430.5mg/l、
cacl2·
2h2o 27.2mg/l、na2co320 mg/l、柠檬酸6mg/l、柠檬酸铁铵6mg/l、edta钠盐1mg/l、h3bo32.86 mg/l、mncl4·
h2o 1.81mg/l、namo4·
2h2o 0.39mg/l、znso4·
7h2o0.222mg/l、cuso4·
5h2o 0.079mg/l、co(no3)2·
6h2o 0.0409mg/l，小球藻培养基的ph为7.0。
31.实施例2：含钍废水净化实验
32.模拟不同浓度钍污染废水，浓度为5、10、20、30mg/l，调整ph为7.0。将实施例1制得的小球藻使用液按照1：10体积百分比添加至含钍废水中，静置24小时，取上清液检测钍残留量。
33.实施例3：含铀废水净化实验
34.模拟不同浓度铀污染废水，浓度为5、10、20、30mg/l，调整ph为7.0。将实施例1制得的小球藻使用液按照1：10体积百分比添加至含铀废水中，静置24小时，取上清液检测铀残留量。
35.实施例4：含铀、钍废水净化实验
36.模拟铀、钍复合污染废水，铀、钍浓度分别为5+5、10+10、20+20、30+30mg/l，调整ph为7.0。将实施例1制得的小球藻使用液按照1：10体积百分比添加至铀、钍复合污染废水中，静置24小时，取上清液检测铀、钍残留量。
37.实施效果
38.取实施例2、3、4中废水上清液，以不添加小球藻使用液为对照组，计算废水中铀、钍的净化率，结果如表1所示。
39.具体检测方法为：使用小球藻处理后的废水和对照组废水，经0.45μm微孔滤膜过滤，收集滤液。使用icp-oes分析小球藻处理组和对照组上清液中的铀、钍残留量浓度(mg/l)。
40.铀、钍的净化率计算公式如下：
41.铀、钍净化率(％)＝(c0-c1)/c0*100％。
42.式中，c0为对照组废水的铀或钍浓度，c1为使用小球藻处理后废水的铀或钍浓度。
43.表1各试验组中小球藻对铀、钍的净化率
[0044][0045]
由上表可以看出，小球藻胞外聚合物自絮凝体对模拟废水中铀的净化率不低于96％，最高可达99.1％；对模拟废水中钍的净化率不低于95％，最高可达99.3％。因此，小球藻胞外聚合物自絮凝体能有效地从放射性废水中净化铀和钍。
[0046]
以上所述仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：将小球藻种子液接种至小球藻液体培养基中，活化、培养制备得到含胞外聚合物的小球藻使用液；s2：将步骤s1制备的小球藻使用液按照体积比10～15％的接种量添加至含铀、钍废水中，静置12～24小时，实现废水中铀、钍的回收和絮凝沉淀。2.如权利要求1所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述小球藻为普通小球藻，购于中国科学院淡水藻种库，藻种编号为fachb-8。3.如权利要求1所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述步骤s1中所述的小球藻种子液的制备方法包括以下步骤：将小球藻菌种接种在小球藻培养基中活化，得到小球藻种子液。4.如权利要求3所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述步骤s1中小球藻菌种接种在小球藻培养基的接种量为小球藻培养基体积的5～10％，所述小球藻菌种的藻细胞密度为107cfu/ml级。5.如权利要求4所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述步骤s1中的小球藻种子液活化时间为5～7天。6.如权利要求5所述的一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述步骤s1中小球藻培养条件为：光照强度为2400～2500lux、培养温度为23～25℃，培养15天。7.如权利要求6所述的一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述小球藻使用液的藻细胞密度不低于1.0
×
108cfu/ml。8.如权利要求1～7中任意一项所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述小球藻液体培养基为bg11培养基，bg11培养基组成为：nano31500 mg/l，mgso436.6 mg/l，k2hpo430.5 mg/l，cacl2·
2h2o 27.2mg/l，na2co320mg/l，柠檬酸6mg/l，柠檬酸铁铵6mg/l，edta钠盐1mg/l，h3bo32.86 mg/l，mncl4·
h2o 1.81mg/l，namo4·
2h2o 0.39mg/l，znso4·
7h2o 0.222mg/l，cuso4·
5h2o 0.079mg/l，co(no3)2·
6h2o 0.0409mg/l。9.如权利要求8所述的利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述bg11培养基的ph为7.0～7.2。10.如权利要求1所述的一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，其特征在于，所述步骤s2中，在加入小球藻使用液前，将含铀、钍废水ph调整至6.0～7.5。

技术总结
本发明公开了一种利用小球藻胞外聚合物自絮凝体净化废水中铀、钍的方法，属于核科学技术领域放射性三废处理处置技术。传统的物理、化学技术吸附、回收废水中铀、钍，存在成本高、特异性差、二次污染等问题，本发明将小球藻浓缩液接种至含铀、钍的放射性废水中，利用藻液中的胞外聚合物可快速吸附水中铀、钍，并诱导藻细胞自发絮凝沉淀，实现藻体分离。该方法对放射性废水中铀、钍的净化率不低于95％。钍的净化率不低于95％。钍的净化率不低于95％。


技术研发人员：赖金龙 韩梦薇 李战国 习海玲
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院防化研究院
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/9/9