一种生物小球、固定化微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种生物小球、固定化微球及其制备方法和应用，属于污水处理技术领域。本发明专利技术提供了一种生物小球，所述生物小球由海藻酸钠包埋复合菌群得到；所述复合菌群包括Enterobacteriaceae、Alcaligenes、Terrisporobacter、Pararaclostridium和Shewanella。本发明专利技术所述生物小球不需要外加碳源即可对亚硒酸钠进行吸附还原，反应后得到的固定化微球表面生成的生物硒纳米颗粒(Se(0)、CdSe)能够继续对镉进行去除，对污染水体中硒的去除率达到97％以上，对镉的去除率达到99％以上，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种生物小球、固定化微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，特别是涉及一种生物小球、固定化微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硒是一种天然的微量元素，近年来在高科技产品中获得极大关注，硒化合物主要用于玻璃、半导体材料生产；而硒纳米颗粒具有良好的导电和催化性能，且生物毒性比硒化合物更低，在电子、光学和医学领域中应用广泛。但自然界中硒常存为氧化态，具有溶解度和毒性高的特点，浓度稍微升高对人体健康和生态环境就会造成威胁。随着采矿、冶炼和农业灌溉等人类活动发展，局部水体硒污染问题日益严重。
[0003]通常水体中硒浓度超标范围较小，且与其他重金属共存，这让传统物理、化学法处理含硒废水过程复杂化且耗能较大。生物法不但能将氧化态硒还原成生物毒性低的生物硒纳米颗粒，而且具有环境友好、成本低等特点。目前，多种微生物如微杆菌、假单胞菌和芽孢杆菌等已被证实具有较高的除硒能力。但生物处理工艺在除硒效率受温度、碳源、pH值等因素影响，且微生物容易从反应器中流失，且需要外加碳源维持微生物生长，从而限制了生物处理工艺在重金属去除中的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种生物小球，能够在无外加碳源的条件下进行有效除硒，之后能够继续对镉进行去除，生成纳米硒化镉颗粒，从而实现有效除硒、镉的效果。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种生物小球，所述生物小球由海藻酸钠包埋复合菌群得到；所述复合菌群包括Enterobacteriaceae、Alcaligenes、Terrisporobacter、Pararaclostridium和Shewanella。
[0007]本专利技术提供了上述的生物小球在去除硒、镉污染水体中的应用。
[0008]本专利技术提供了一种固定化微球，所述固定化微球为在上述生物小球表面附着有生物硒纳米颗粒。
[0009]优选的，所述固定化微球由上述的生物小球与亚硒酸钠溶液混合反应即得。
[0010]优选的，所述生物小球与亚硒酸钠溶液反应的pH为4
‑
7。
[0011]优选的，所述生物小球与亚硒酸钠溶液的质量体积比为(0.25
‑
6.0)g：1L。
[0012]优选的，所述亚硒酸钠溶液的浓度为3.95
‑
39.50mg/L。
[0013]本专利技术还提供了上述的固定化微球或上述的制备方法在去除镉污染水体中的应用。
[0014]本专利技术还提供了一种去除污染水体中硒、镉的方法，所述方法包括如下步骤：
[0015]将所述生物小球与所述污染水体混合吸附其中的硒，得到固定化微球；所述固定化微球继续与水体中的镉反应，从而达到去除水体中硒、镉的目的。
[0016]优选的，所述去除污染水体中硒、镉的全程不添加额外碳源。
[0017]本专利技术提供了一种生物小球，由海藻酸钠包埋从矿区土壤中富集得到的复合菌群得到，不需要外加碳源即可对亚硒酸钠进行吸附还原，反应后得到固定化微球。固定化微球表面生成的生物硒纳米颗粒(Se(0)、CdSe)能够对镉进行去除，实现除镉的效果。经实验证实，本专利技术所述的生物小球对含污染水体中硒的去除率达到97％以上，对镉的去除率达到99％以上，对于去除污染水体中的硒和镉具有良好的应用前景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术去除污染水体中硒、镉的流程。
[0019]图2为生物小球还原亚硒酸钠影响因素探究；其中，(a)为反应时间对生物小球还原Se(IV)的影响，(b)为投加量对生物小球还原Se(IV)的影响，(c)为初始Se(IV)浓度对生物小球还原Se(Ⅳ)的影响，(d)为pH对生物小球还原Se(IV)的影响。
[0020]图3为固定化微球除镉效果；其中，(a)为反应时间对其除Cd(II)特性影响，(b)为不同Se(IV)浓度对其除Cd(II)特性影响。
[0021]图4为固定化微球除硒降镉循环实验。
[0022]图5为反应前后生物小球宏观、微观结构；其中，(a)和(b)为反应前生物小球宏观和微观结果，(d)和(e)为生物小球暴露在浓度为7.9mg/L Se(IV)中168h后的宏观和微观结果，(g)和(h)为固定化微球继续暴露在浓度为11.2mg/L Cd(II)中10h后的宏观和微观结果，(h)中的箭头代表颗粒物质。
[0023]图6反应前后生物小球形态和元素组成；其中，(c)为反应前生物小球形态和元素组成，(f)为生物小球暴露在浓度为7.9mg/L Se(IV)中168h后的形态和元素组成，(i)为固定化微球继续暴露在浓度为11.2mg/L Cd(II)中10h后的形态和元素组成。
[0024]图7为除硒后生成颗粒粒径和继续除镉生产颗粒粒径；其中(a)为除硒后生成颗粒粒径；(b)为除硒后继续除镉生成颗粒粒径。
[0025]图8为反应前后生物小球FTIR光谱。
[0026]图9为生物小球在去除Se(IV)和Cd(II)前后元素价态情况；其中，(a)为XPS全谱，(b)为Se 3d的精细谱，(c)为Cd 3d的精细。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种生物小球，所述生物小球由海藻酸钠包埋复合菌群得到；所述复合菌群包括Enterobacteriaceae、Alcaligenes、Terrisporobacter、Pararaclostridium和Shewanella。
[0028]本专利技术中，所述复合菌群包括Enterobacteriaceae、Alcaligenes、Terrisporobacter、Pararaclostridium和Shewanella；其中，所述Enterobacteriaceae的丰度占比优选为40
‑
66％，所述Alcaligenes的丰度占比优选为20
‑
36％，所述Terrisporobacter的丰度占比优选为1
‑
8％，所述Pararaclostridium的丰度占比优选为1
‑
4％，所述Shewanella的丰度占比优选为1
‑
3％。本专利技术中，所述复合菌群优选的由铅锌矿区附近土壤中筛选得到，在本专利技术的具体实施例中，所述复合菌群更优选的从湖南省某典型铅锌矿区附近土壤中筛选得到。本专利技术对所述筛选的方法并没有特殊限定，在本专利技术的具
体实施例中，所述复合菌群的筛选优选包括如下步骤：将土壤与无菌水混合振荡24h，然后采用平板划线法分离获得复合菌群。所述平板划线所用培养基优选包括：5
‑
8g/L牛肉膏、8
‑
12g/L蛋白胨、15
‑
20g/L琼脂，所述培养基的pH优选为7.0
‑
7.2。
[0029]本专利技术中，所述生物小球由海藻酸钠包埋复合菌群得到。本专利技术对所述包埋的步骤并没有特殊限定，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物小球，其特征在于，所述生物小球由海藻酸钠包埋复合菌群得到；所述复合菌群包括Enterobacteriaceae、Alcaligenes、Terrisporobacter、Pararaclostridium和Shewanella。2.权利要求1所述的生物小球在去除硒、镉污染水体中的应用。3.一种固定化微球，其特征在于，所述固定化微球为在权利要求1所述生物小球的表面附着有生物硒纳米颗粒。4.权利要求3所述固定化微球的制备方法，其特征在于，所述固定化微球由权利要求1所述的生物小球与亚硒酸钠溶液混合反应即得。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述生物小球与亚硒酸钠溶液反应的pH为4
‑
7。6.根据权利要求4所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛涛，张晓玲，王亮钦，周玉林，宋鑫，刘迎九，王国华，刘金香，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：