一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法

1.本发明属于放射性三废处理处置技术领域，具体涉及一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法。


背景技术：

2.近年来，核试验、核电厂运行以及突发性核事故已成为土壤、河流、建筑物表面放射性铯(
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cs、
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cs)的主要污染来源。例如，2011年日本福岛核泄漏事故产生的大量放射性物质，经多核素去除系统(alps)处理后，仍存在多种放射性核素浓度超标。目前，放射性处理技术包括铲去表土、深翻客土、覆盖客土、蒸煮表土、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，此类技术成本较高。寻求低成本、高安全性、高效率的铯处理技术已成为核处理的技术难点。
3.生物处理法主要是利用微生物、植物根系及其固定化基质吸附、吸收环境中放射性核素，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、易工程化运行等优势。铯是第ia族碱金属元素，与钾的化学性质相似，容易被生物吸收、富集。蓝细菌(蓝藻)是革兰氏阴性菌、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体(区别于真核生物的藻类)，属于能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。它们具有种质资源丰富、营养需求低、生长速率快、培养周期短、生长密度高等优势。因此，蓝藻对铯的富集、净化能力明显高于其他原核生物。然而，不同种类的蓝藻对铯的富集能力存在显著差异，选育高富集型、易回收的蓝藻种是该技术应用的关键。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明提出一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法，以解决如何有效富集放射性污染介质中放射性铯的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本发明提出一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法，该方法包括，将微鞘藻液经离心后收集沉淀，制备得到微鞘藻体；将微鞘藻体加入到含有铯的放射性污染介质中，常温、自然光照下培养，富集放射性铯。
8.进一步地，微鞘藻体加入含有铯的放射性污染介质后，微鞘藻体浓度为2.5％(w/v)；自然光照的时间为2～50天；含有铯的放射性污染介质为含有铯的放射性废水、放射性土壤、放射性水泥。
9.进一步地，离心时间为10min。
10.进一步地，微鞘藻液的制备方法为，将微鞘藻接种至bg11培养基中，培养后得到微鞘藻液。
11.进一步地，微鞘藻的接种量为30％(v/v)。
12.进一步地，微鞘藻液的细胞数不低于1.0
×
108cfu/ml。
13.进一步地，bg11培养基的组成为：nano
3 1500mg/l，mgso436.6mg/l，k2hpo
4 30.5mg/l，cacl2·
2h2o 27.2mg/l，na2co
3 20mg/l，柠檬酸6mg/l，柠檬酸铁铵6mg/l，edta钠盐1mg/l，h3bo32.86mg/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。
14.进一步地，bg11培养基的ph为7.0～7.2。
15.进一步地，培养条件为：光照强度为2400～2600lux、培养温度为20～25℃；培养时间为5～7天。
16.进一步地，微鞘藻购于中国科学院淡水藻种库，藻种编号为fachb-1624。
17.(三)有益效果
18.本发明提出一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法，该方法将微鞘藻接种于bg11培养基中，培养获得微鞘藻液，将微鞘藻液离心获得微鞘藻体，将微鞘藻体加入至含有铯的放射性废水、放射性土壤、放射性水泥等放射性污染介质中，可有效富集放射性铯，微鞘藻体对放射性铯的净化率不低于35％。本发明成本低廉，操作简单，在使用后可达到废物最小化处理。
19.本发明的有益效果具体包括：
20.1.本发明将微鞘藻接种于bg11培养基中，培养获得微鞘藻液，将微鞘藻液离心得到微鞘藻体。利用微鞘藻体对放射性污染介质中的铯进行富集，成本低廉、操作简单。
21.2.选择的微鞘藻具有营养要求低、生产繁殖快、环境适应性强的特点，在处理放射性污染介质中能快速捕获介质中的铯，通过分离微鞘藻细胞可实现放射性铯的富集、回收。同时，分离微鞘藻的成本低，可通过絮凝或者离心回收藻体。藻体经固定化封存后，可实现铯的最小化处理处置。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
23.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。其中，微鞘藻的藻种编号为fachb-1624。
24.微鞘藻液的制备：将微鞘藻接种于bg11培养基中，接种量为bg11培养基体积的30％，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的微鞘藻液。
25.其中，bg11培养基的组成为：nano
3 1500mg/l、mgso436.6mg/l、k2hpo
4 30.5mg/l、cacl2·
2h2o 27.2mg/l、na2co
3 20mg/l、柠檬酸6mg/l、柠檬酸铁铵6mg/l、edta钠盐1mg/l、h3bo32.86mg/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，bg11培养基的ph为7.0。
26.微鞘藻体的制备：将制得的微鞘藻液经10000rpm分别离心10min，分别收集沉淀，得到微鞘藻体。
27.放射性废水中铯的处理：称取制得的微鞘藻体2.5g，分别加入至100ml铯浓度为25mg/l、50mg/l和100mg/l的模拟含铯废水中，自然光照培养2～4天。
28.放射性土壤中铯的处理：称取制得的微鞘藻体2.5g，分别加入至100ml铯浓度为
25mg/l、50mg/l和100mg/l的模拟含铯土壤中，自然光照培养20～30天。
29.放射性水泥中铯的处理：称取制得的微鞘藻体2.5g，分别加入至100ml铯浓度为25mg/l、50mg/l和100mg/l的模拟含铯水泥中，自然光照培养40～50天。
30.介质中铯净化率的测定：取上述三组经微鞘藻处理后的样品，分别以不添加微鞘藻的模拟含铯介质为对照组，得到介质中铯的净化率，结果如表1所示。具体检测方法为：使用微鞘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；使用微鞘藻处理后的土壤、水泥粉和对照组加入去离子水振荡2h后取上层清液，经0.45μm微孔滤膜过滤，收集滤液。使用火焰原子吸收分光光度计(北京普析)分析微鞘藻处理液和对照组处理液中的铯浓度(mg/l)。
31.铯的净化率计算公式为：铯净化率(％)＝(c0-c1)/c0*100％。
32.式中，c0为对照组废水的铯浓度，c1为使用微鞘藻处理后废水的铯浓度。
33.表1各试验组中微鞘藻体对铯的净化率
34.组别1组2组3组废水净化率37％35％43％土壤净化率39％38％35％水泥粉净化率36％43％38％
35.由上表可以看出，微鞘藻体对放射性铯的净化率不低于35％，最高可达43％。因此，微鞘藻体能有效地富集铯。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述方法包括，将微鞘藻液经离心后收集沉淀，制备得到微鞘藻体；将微鞘藻体加入到含有铯的放射性污染介质中，常温、自然光照下培养，富集放射性铯。2.如权利要求1所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述微鞘藻体加入含有铯的放射性污染介质后，微鞘藻体浓度为2.5％(w/v)；所述自然光照的时间为2～50天；所述含有铯的放射性污染介质为含有铯的放射性废水、放射性土壤、放射性水泥。3.如权利要求1所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述离心时间为10min。4.如权利要求3所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述微鞘藻液的制备方法为，将微鞘藻接种至bg11培养基中，培养后得到微鞘藻液。5.如权利要求4所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述微鞘藻的接种量为30％(v/v)。6.如权利要求4所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述微鞘藻液的细胞数不低于1.0
×
108cfu/ml。7.如权利要求4所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述bg11培养基的组成为：nano
3 1500mg/l，mgso436.6mg/l，k2hpo
4 30.5mg/l，cacl2·
2h2o 27.2mg/l，na2co
3 20mg/l，柠檬酸6mg/l，柠檬酸铁铵6mg/l，edta钠盐1mg/l，h3bo32.86mg/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。8.如权利要求7所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述bg11培养基的ph为7.0～7.2。9.如权利要求4所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，培养条件为：光照强度为2400～2600lux、培养温度为20～25℃；所述培养时间为5～7天。10.如权利要求4所述的利用微鞘藻富集放射性铯的方法，其特征在于，所述微鞘藻购于中国科学院淡水藻种库，藻种编号为fachb-1624。

技术总结
本发明提出一种利用微鞘藻富集放射性铯的方法，该方法将微鞘藻接种于BG11培养基中，培养获得微鞘藻液，将微鞘藻液离心获得微鞘藻体，将微鞘藻体加入至含有铯的放射性废水、放射性土壤、放射性水泥等放射性污染介质中，可有效富集放射性铯，微鞘藻体对放射性铯的净化率不低于35％。本发明成本低廉，操作简单，在使用后可达到废物最小化处理。用后可达到废物最小化处理。


技术研发人员：韩梦薇 习海玲 李战国 赵三平 赖金龙
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：2023.07.01
技术公布日：2023/9/14