一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用，目的在于解决目前缺乏相应的铀富集生物质预处理方法，难以满足铀富集生物质处理需要的问题。本申请中，利用氧化亚铁硫杆菌对铀富集生物质黑麦草进行降解，并利用白腐菌对残渣进行再次降解，最后以活性炭对降解产生的铀进行吸附处理，以实现对铀富集生物质中铀的富集处理。进一步，本发明专利技术通过正交实验优化，从而大幅度降低工艺中的物料投加，减少工艺中的成本和能耗，更有利于其工业的应用和发展。经验证，本发明专利技术对铀富集生物质中的木质素、半纤维素、纤维素具有较好的降解效果，并对铀具有较高的吸附效率，对于铀富集生物质的减量化和无害化处理，具有重要的意义。

Method for treating uranium enriched biomass by combined use of white rot fungi and modified activated carbon and its application

The invention discloses a method for treating uranium enriched biomass by white rot fungus and modified activated carbon and its application, aiming at solving the problem that there is no corresponding pretreatment method for uranium enriched biomass at present, and it is difficult to meet the needs of uranium enriched biomass treatment. In this application, Thiobacillus ferrooxidans is used to degrade the uranium-enriched biomass ryegrass, and white rot fungi are used to degrade the residue again. Finally, activated carbon is used to adsorb the degraded uranium to enrich uranium in biomass. Furthermore, the invention is optimized by orthogonal experiment, thereby greatly reducing the material addition in the process, reducing the cost and energy consumption in the process, and being more conducive to the industrial application and development. The method has good degradation effect on lignin, hemicellulose and cellulose in uranium-enriched biomass, and high adsorption efficiency on uranium. It is of great significance for the reduction and harmless treatment of uranium-enriched biomass.

【技术实现步骤摘要】
一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用
本专利技术涉及环境治理领域，尤其是重金属富集生物质处置领域，具体为一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用。本专利技术能够实现铀富集生物质的减量化、无害化处理，具有极高的应用价值和应用前景。
技术介绍
近年来，随着铀等重金属向环境的不断转移，使生态环境遭到了严重的破坏。在当今生态环境修复技术当中，植物修复技术以环境友好、价格低廉和操作简易等优势，成为环境生态修复中最重要研究方向之一，引起了人们广泛关注(参考文献：(1)郝希超,陈晓明,罗学刚,等.不同牧草在铀胁迫下生长及铀富集的比较研究[J].核农学报,2016,30(3):548-555；(2)荣丽杉,梁宇,刘迎九,等.5种植物对铀的积累特征差异研究[J].环境科学与技术,2015,38(11):33-36；(3)ZhouXL.Phytoextractionofheavymetalsfromcontaminatedsoilbyco-croppingsolanumnigrumwithryegrassassociatedwithendophyticbacterium[J].SeparationScienceandTechnology,2015,50(12):1806-1813)。在运用植物修复技术处理环境污染后，会产生大量的重金属富集生物质，而现如今对重金属富集生物质的处置技术相对匮乏(参考文献：(4)KatayamaH,BanbaN,SugimuraY,etal.Subcellularcompartmentationofstrontiumandzincinmulberryidioblastsinrelationtophytoremediationpotential[J].EnvironmentalandExperimentalBotany,2013,85:30-35；(5)Sas-NowosielskaA,KucharskiR,MalkowskiE,etal.Phytoextractioncropdisposal:Anunsolvedproblem[J].EnvironmentalPollution,2004,128(3):373-379)。对重金属富集生物质的处置是回收重金属的绿色循环的重要一环，而且也要避免对其处置不当，再次造成生态环境污染。对重金属富集生物质的预处理在现在一直是一个非常难以解决的问题，而对生物质的预处理方法一般可以分为生物法、物理法和化学法，相对于物理化学化学方法，生物法具有环境友好、成本低廉和条件温和等优势。为此，迫切需要一种新的生物质预处理方法，以满足铀富集生物质处理的需要。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对目前缺乏相应的铀富集生物质预处理方法，难以满足铀富集生物质处理需要的问题，提供一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用。本申请中，利用氧化亚铁硫杆菌对铀富集生物质黑麦草进行降解，并利用白腐菌对残渣进行再次降解，最后以活性炭对降解产生的铀进行吸附处理，以实现对铀富集生物质中铀的富集处理。进一步，本专利技术通过正交实验，对相应的过程进行优化，从而大幅度降低工艺中的物料投加，减少工艺中的成本和能耗，更有利于其工业的应用和发展。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法，包括如下步骤：(1)以氧化亚铁硫杆菌腐蚀处理铀富集生物质所得残渣为原料，按固液比1:5～15加入已灭菌的合成培养液，构成液体培养基；再向液体培养基中接入菌种Phanerodontiachrysosporium，接种量为5％(V/W)～20％(V/W)，于20～28℃下培养8～80天，得到U(VI)废液；(2)向步骤1所得U(VI)废液中加入活性炭，并调节pH值至2～8，再在20～35℃下反应0.5～30h，即可。所述步骤1中，氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans，ATCC53990)采用9K培养基进行培养后，向其中加入铀富集生物质，进行腐蚀处理，得到铀富集生物质残渣。所述9K培养基的制备方法如下：(a)配置A液：(NH4)2SO43.0g，K2HPO40.5g，KCl0.1g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)20.01g，去离子水800mL，pH2.0，121℃高压灭菌30min；(b)配置B液：FeSO4·7H2O44.78g，去离子水200mL，pH2.0，再经微孔滤膜(0.22μL孔径)进行过滤除菌；(c)在超净环境下，将A液、B液混合，即得9K培养基。所述步骤1中，铀富集生物质为黑麦草。所述步骤1中，合成培养液为LM2合成培养液。所述LM2合成培养液的制备方法如下：分别取酒石酸1.0mL，微量元素液15.0mL，大量元素液15.0mL，再加水定容至50.0mL，即得；其中，酒石酸铵浓度为：22.0g/L；大量元素液成分为：20g/LKH2PO4、13.8g/LMgSO4.7H2O、1.0g/LCaCl2和0.6g/LNaCl；微量元素液成分为：0.35g/LMnSO4.H2O、60mg/LFeSO4.7H2O、110mg/LCoCl2.6H2O、60mg/LZnSO4.7H2O、95mg/LCuSO4.5H2O、6mg/LAlK(SO4)2.12H2O、6mg/LH3BO3、6mg/LNa2MoO4.2H2O和100mg/LVB1。所述步骤1中，固液比为1:9～11，接种量为10％，培养50d。所述步骤2中，以U(VI)废液的体积计，活性炭的添加量为20～35g/L。所述步骤2中，活性炭的添加量为28～30g/L，pH值为6～7，于20～25℃下反应7～10h。所述活性炭为改性活性炭，改性活性炭的制备过程如下：(d)将活性炭进行除杂处理后，烘干；(e)向步骤d烘干后的活性炭中加入硝酸溶液，进行升温回流；待回流完成后，冷却至室温，并洗涤至中性后，烘干，即得改性活性炭。所述步骤d中，先将活性炭用2％的硝酸清洗1～5次，去除其表面附着的杂质，再用去离子水反复清洗，至上清液澄清透明且pH值呈中性；再将洗净后的活性炭在110℃下烘干，并置于棕色瓶中干燥保存。所述步骤e中，向步骤d烘干后的活性炭中加入硝酸溶液加入体积浓度30％的HNO3溶液，再在75℃下水浴回流2h；待回流完成后，冷却至室温，并洗涤至中性后，在110℃下烘干，即得改性活性炭。前述方法在铀富集生物质预处理中的应用。该铀富集生物质为铀富集黑麦草。近年来，植物修复技术成为了重金属污染土壤修复领域的研究热点，而有关植物修复后产生的重金属富集生物质处置技术的研究相对缺乏。为此，本专利技术提供一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法及其应用，即提供利用白腐菌与改性活性炭处置铀富集(尤其是铀富集黑麦草)的技术方案。以铀富集黑麦草为例，专利技术人研究发现，利用氧化亚铁硫杆菌对铀富集生物质黑麦草进行降解，发现氧化亚铁硫杆菌对黑麦草有较强的腐蚀作用，在菌种接种量10％、投加14g/LS0处理10d后，其对黑麦草的降解效果较好，纤维素、半纤维素及木质素的降解率分别达到81.31％，82.29％，26.02％，失重率达29.74％，铀浸出率达8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）以氧化亚铁硫杆菌腐蚀处理铀富集生物质所得残渣为原料，按固液比1:5~15加入已灭菌的合成培养液，构成液体培养基；再向液体培养基中接入菌种Phanerodontia chrysosporium，接种量为5%（V/W）~20%（V/W），于20~28℃下培养8~80天，得到U(VI)废液；（2）向步骤1所得U(VI)废液中加入活性炭，并调节pH值至2~8，再在20~35℃下反应0.5~30h，即可。

【技术特征摘要】
1.一种白腐菌与改性活性炭联用处理铀富集生物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）以氧化亚铁硫杆菌腐蚀处理铀富集生物质所得残渣为原料，按固液比1:5~15加入已灭菌的合成培养液，构成液体培养基；再向液体培养基中接入菌种Phanerodontiachrysosporium，接种量为5%（V/W）~20%（V/W），于20~28℃下培养8~80天，得到U(VI)废液；（2）向步骤1所得U(VI)废液中加入活性炭，并调节pH值至2~8，再在20~35℃下反应0.5~30h，即可。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，铀富集生物质为黑麦草。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，合成培养液为LM2合成培养液。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LM2合成培养液的制备方法如下：分别取酒石酸1.0mL，微量元素液15.0mL，大量元素液15.0mL，再加水定容至50.0mL，即得；其中，酒石酸铵浓度为：22.0g/L；大量元素液成分为：20g/LKH2PO4、13.8g/LMgSO4.7H2O、1.0g/LCaCl2和0.6g/LNaCl；微量元素液成分为：0.35g/LMnSO4.H2O、60mg/LFeSO4.7H2O、110mg/LCoCl2.6H2O、60mg/LZnSO4.7H2O、95mg/LC...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓明，罗学刚，王善强，田甲，王莉，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51