一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法技术

本发明专利技术公开了一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法，包括：将棉杆清洗，烘干，粉碎，过筛，得到棉杆粉末，将棉杆粉末、米曲霉和水加入发酵罐中，发酵，得到发酵棉杆；将发酵棉杆和六偏磷酸钠添加到水中，搅拌后加入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，反应，冷却，洗涤，得到微生物发酵棉杆水热炭；将微生物发酵棉杆水热炭加入含铀放射性废水中，搅拌实现对铀的富集分离；本发明专利技术采用米曲霉来制备微生物发酵棉杆水热炭，以获得不同的介孔结构和官能团，制备的微生物发酵棉杆水热炭具有较高的比表面积，采用米曲霉制备的微生物发酵棉杆水热炭对U(VI)具有优异的吸附性能，可广泛应用于含铀放射性废水的处理。用于含铀放射性废水的处理。用于含铀放射性废水的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法


[0001]本专利技术涉及放射性铀处理
，具体涉及一种一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法。

技术介绍

[0002]铀矿的开采和加工、核燃料的制造、反应堆的运行和后处理以及放射性同位素的生产过程中，产生了大量的含铀废水。目前，放射性废水中铀U(
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)的处理主要包括化学沉淀、离子交换、催化还原、电渗析、膜过滤、生物处理、超导磁分离和吸附法。其中吸附法具有成本低、补救效率高、二次污染处理方便等特点。其中，生物质炭吸附材料以廉价、可再生、可调的物理化学特性成为理想的吸附剂之一，在U(VI)吸附方面引起了越来越多的关注。生物质炭含有羟基、酚羟基、酮基、羧基等含氧基团，这些基团是铀的良好吸附剂(脂肪族链上的羟基官能团除外)。然而，这些官能团含量相对较低，吸附位点较少，不能直接用于放射性废液的处理。因此，有必要对生物质炭进行进一步的改性，以提高生物质炭对铀的吸附效果和选择性。
[0003]棉花秸秆作为典型的生物质基材料，具有价格低廉、环境友好，具有良好的工业化应用前景。但是棉花秸秆制备的原始生物质炭本身的吸附性能有待改善，需要通过活化、改性提高比表面积、官能团含量以提高吸附性能。
[0004]微生物发酵是有效利用棉秆的预处理方法之一。微生物发酵改变了棉秆的空间结构、元素含量和官能团组成，这些改变均对去除含铀废液中的铀酰离子有利。微生物发酵能够有效提高P、Ca等元素含量，提高比表面积，增加生物质材料的应用价值。但是目前市场上堆肥菌剂斑驳，菌剂种类各不相同，菌剂复合方式不同，采用的复合菌种复杂且价格高，难以准确研究单一微生物对棉杆的影响。如何采用单一菌种对棉花秸秆进行活化、改性，开发出比表面积高、富含官能团的生物质炭，对于推动棉杆变废为宝、提高生物质的应用价值有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、将棉杆在0.1M HCl中浸泡0.5～1.5小时后用去离子水洗涤，烘干，粉碎，过筛，得到棉杆粉末，将棉杆粉末和米曲霉搅拌混合均匀后加入发酵罐中，同时加入去离子水，使含水量保持在60％～70％之间，在发酵罐发酵，得到发酵棉杆；所述棉杆粉末和米曲霉的质量比为40～60:1；
[0008]步骤二、将发酵棉杆和六偏磷酸钠添加到水中，搅拌，得到混合料液，将混合料液加入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，在200～240℃下反应3～5h，自然冷却至室
温，洗涤，得到微生物发酵棉杆水热炭；
[0009]步骤三、将微生物发酵棉杆水热炭加入含铀放射性废水中，以200～300r/min速度搅拌实现对铀的富集分离；所述微生物发酵棉杆水热炭与含铀放射性废水的质量体积比为1mg:3～5mL。
[0010]优选的是，所述步骤一中，烘干的温度为60℃；粉碎采用破碎机粉碎；过筛采用0.25mm筛；发酵的温度为50℃，发酵的时间为15天。
[0011]优选的是，所述步骤一中，米曲霉替换为地衣芽孢杆菌。
[0012]优选的是，所述步骤二中，发酵棉杆和六偏磷酸钠的质量比为1:1～3；所述发酵棉杆和水的质量体积比为1:20～30；洗涤采用乙醇和去离子水交替洗涤5次。
[0013]优选的是，所述步骤二中，对得到的微生物发酵棉杆水热炭进行预处理，其预处理过程为：将微生物发酵棉杆水热炭在100℃～150℃下加热的同时施加紫外光辐照，得到处理后的微生物发酵棉杆水热炭；将处理后的微生物发酵棉杆水热炭加入戊二酸溶液中，在85～100℃下回流反应12～36h，过滤，真空干燥，得到预处理微生物发酵棉杆水热炭；
[0014]优选的是，所述紫外光辐照的时间为6～12小时；紫外光辐照采用高压汞灯，其波长为210nm，功率为500W；紫外光辐照时高压汞灯置于微生物发酵棉杆水热炭上方1～10cm。
[0015]优选的是，所述戊二酸溶液为戊二酸水溶液，其浓度为5～10wt％；所述微生物发酵棉杆水热炭与戊二酸溶液的质量比为1:2～5。
[0016]优选的是，所述真空干燥的温度为80～100℃。
[0017]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0018]本专利技术采用地衣芽孢杆菌和米曲霉来制备微生物发酵棉杆水热炭，以获得不同的介孔结构和官能团，制备的微生物发酵棉杆水热炭具有较高的比表面积，采用地衣芽孢杆菌和米曲霉制备的微生物发酵棉杆水热炭对U(VI)具有优异的吸附性能，可广泛应用于含铀放射性废水的处理。
[0019]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
[0020]图1为本专利技术图1为实施例1～5和对比例1的棉杆水热炭的SEM图；图1(a)为CSB
‑
AO、图1(b)为CSB
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SA、图1(c)为CSB
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LAB、图1(d)为CSB
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BS、图1(e)为CSB
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BL、图1(f)为CSB
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CK；
[0021]图2为本专利技术棉杆水热炭的BET测试结果；
[0022]图3(a)为棉杆水热炭CSB的XRD分析结果；图3(b)为棉杆水热炭CSB的红外FT
‑
IR分析结果；
[0023]图4为本专利技术棉杆水热炭CSB在不同时间下对铀的吸附效果；
[0024]图5为本专利技术棉杆水热炭CSB在不同铀溶液初始浓度下对铀的吸附效果；
[0025]图6为本专利技术在Y
‑
CSB
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AO和Y
‑
CSB
‑
BL在不同铀溶液初始浓度下对铀的吸附效果；
[0026]图7(a)为本专利技术CSB
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AO在不同的pH条件下，对铀的吸附效果；图7(b)为CSB
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AO在不同的pH条件下的zeta电位；
[0027]图8为本专利技术CSB
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AO在铀吸收前后的FTIR光谱图；
[0028]图9为本专利技术CSB
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AO在铀吸收前后的XPS谱图。
具体实施方式：
[0029]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0031]本专利技术采用的菌种包括地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、乳酸菌(Lactobacillus Acidophilus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将棉杆在0.1M HCl中浸泡0.5～1.5小时后用去离子水洗涤，烘干，粉碎，过筛，得到棉杆粉末，将棉杆粉末和米曲霉搅拌混合均匀后加入发酵罐中，同时加入去离子水，使含水量保持在60％～70％之间，在发酵罐发酵，得到发酵棉杆；所述棉杆粉末和米曲霉的质量比为40～60:1；步骤二、将发酵棉杆和六偏磷酸钠添加到水中，搅拌，得到混合料液，将混合料液加入聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，在200～240℃下反应3～5h，自然冷却至室温，洗涤，得到微生物发酵棉杆水热炭；步骤三、将微生物发酵棉杆水热炭加入含铀放射性废水中，以200～300r/min速度搅拌实现对铀的富集分离；所述微生物发酵棉杆水热炭与含铀放射性废水的质量体积比为1mg:3～5mL。2.如权利要求1所述的微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法，其特征在于，所述步骤一中，烘干的温度为60℃；粉碎采用破碎机粉碎；过筛采用0.25mm筛；发酵的温度为50℃，发酵的时间为15天。3.如权利要求1所述的微生物发酵棉杆水热炭对铀的富集分离方法，其特征在于，所述步骤二中，发酵棉杆和六偏磷酸钠的质量比为1:1～3；所述发酵棉杆和水的质量体积比为1:2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺一洲，竹文坤，王亚洲，陈涛，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：