一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，包括：通过环境水化学平衡软件确定修复过程中铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律，根据修复效率的变化规律，将巴氏芽孢八叠球菌修复液加入含铜废水进行生物矿化修复的同时调控环境pH值到高效修复区；所述高效修复区为修复效率的变化规律所显示的Cu离子修复效率最高的pH。本发明专利技术的方法可有效避免在非高效修复条件下对含铜废水进行修复，避免游离铜离子和铜氨络合物的生成，提高修复效率。提高修复效率。提高修复效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法


[0001]本专利技术属于环境工程
，具体涉及一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法。

技术介绍

[0002]工业社会中，铜的开采和冶炼、金属加工、电镀和电子工业向周围环境排放了过量的铜，形成铜污染，铜污染通过空气、水、土壤和其他介质传播和积累，严重威胁到人类健康。
[0003]近年来，针对含铜废水污染，已经提出多种物理和化学修复方法，这些方法普遍存在耗时过长、低经济效益，且容易导致环境二次污染的缺陷。因此环境友好的生物修复方法逐渐被人们所关注，生物修复含铜废水污染主要基于微生物分泌的脲酶水解尿素，诱导重金属离子转化碳酸盐沉淀。理论上，生物修复过程中产生碳酸根离子，修复体系周围环境趋于碱性，重金属离子与碳酸根离子结合而生成碳酸盐沉淀，修复效率随尿素分解产生碳酸根量增加而增大。然而在此过程中，容易出现铜离子处于游离状态而无法被固化，或者铜离子与NH3进行配位络合得到游离状态的铜氨络合物，铜氨络合物在环境变化时重新转化为铜离子，对环境和人体健康继续产生危害。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法。本专利技术的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，通过环境水化学平衡软件模拟得到巴氏芽孢八叠球菌生物修复效率规律，获得符合修复体系的高效修复参数，可有效避免在非高效修复条件下对含铜废水进行修复，避免游离铜离子和铜氨络合物的生成，提高修复效率。<br/>[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，包括：通过环境水化学平衡软件确定巴氏芽孢八叠球菌矿化修复含铜废水的修复过程中铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律，根据修复效率的变化规律，将巴氏芽孢八叠球菌修复液加入含铜废水进行生物矿化修复的同时调控环境pH值到高效修复区；所述高效修复区为修复效率的变化规律所显示的Cu离子修复效率最高的pH。
[0006]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述铜矿物沉淀包括蓝铜矿、氢氧化铜、羟基硝酸铜、孔雀石和/或黑铜矿。
[0007]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，通过环境水化学平衡软件确定巴氏芽孢八叠球菌矿化修复含铜废水的修复过程中铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律具体包括：将修复体系中各离子浓度输入环境水化学平衡软件中，设置环境温度以及可能的沉淀种类，以pH为自变量，确定铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律；所述修复体系中离子包括铜离子、硝酸根离子、碳酸根离子和铵根离
子。
[0008]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述巴氏芽孢八叠球菌修复液600nm波长吸光值为1.5～2.5。
[0009]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述巴氏芽孢八叠球菌修复液的制备方法包括：将巴氏芽孢八叠球菌置于培养基培养，得到巴氏芽孢八叠球菌修复液；所述培养基包括酵母提取物16～20g/L、尿素16～20g/L、氯化铵6～10g/L、一水硫酸锰6～10mg/L和六水氯化镍16～24mg/L。
[0010]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述含铜废水为硝酸铜的水溶液。
[0011]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述含铜废水中铜离子的浓度为20～60mM。
[0012]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述含铜废水和巴氏芽孢八叠球菌修复液的体积比为1:1。
[0013]上述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述生物矿化修复包括将巴氏芽孢八叠球菌修复液加入含铜废水后静置。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0015]1、本专利技术基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，创造性得通过环境水化学平衡软件模拟得到巴氏芽孢八叠球菌生物修复效率规律，获得符合修复体系的高效修复参数，可有效避免在非高效修复条件下对含铜废水进行修复，避免游离铜离子和铜氨络合物的生成，提高修复效率。
[0016]2、本专利技术基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，基于模拟得到的产物反推最佳修复条件，用于指导含铜废水生物修复技术，同等条件下含铜废水生物修复效率接近100％。
[0017]3、本专利技术的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，通过模拟加实验验证的方法，建立生物矿化修复含铜废水的修复模型，对于明确修复体系影响因素、评价修复效率提供理论基础，利于推广应用。
[0018]下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0019]说明书附图
[0020]图1为实施例1步骤一环境水化学平衡软件输出结果；
[0021]图2为实施例1矿物沉淀的X射线衍射分析结果；
[0022]图3为实施例1矿物沉淀的拉曼光谱分析结果；
[0023]图4为实施例2步骤一环境水化学平衡软件输出结果；
[0024]图5为实施例3步骤一环境水化学平衡软件输出结果。
具体实施方式
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，包括：
[0027]步骤一、将修复体系中各离子浓度输入环境水化学平衡软件中，设置环境温度以及可能的沉淀种类，以pH为自变量，确定铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律；所
述修复体系中各离子浓度包括铜离子浓度为20mM，硝酸根离子浓度为40mM、碳酸根离子浓度为166.5mM，铵根离子浓度为426.5mM；所述碳酸根离子浓度为尿素完全分解折算所得，所述铵根离子浓度为氯化铵中铵根离子浓度和尿素完全分解折算后之和；所述pH范围为2～13；所述环境温度可以为30℃；
[0028]所述修复体系中各离子浓度随pH而发生变化，环境水化学平衡软件可根据体系内各离子浓度确定不同pH条件下离子积IP，根据离子积IP确定饱和度指数A，进而确定不同pH条件下饱和度指数A变化规律，当饱和度指数A为最大时，沉淀量最大，修复效率最高；所述可能的沉淀种类包括蓝铜矿、氢氧化铜、羟基硝酸铜、孔雀石和/或黑铜矿；饱和度指数A＝log IP
–
log Ks，所述Ks为不同沉淀种类的溶解度常数，内置于软件中，可自动查引并计算体系中各种化学形态分布；所述修复效率＝沉淀的铜离子浓度/铜离子初始浓度
×
100％，所述沉淀的铜离子浓度基于软件自动计算；
[0029]所述修复体系为含铜废水和巴氏芽孢八叠球菌修复液混合后得到的修复体系，所述的巴氏芽孢八叠球菌修复液的制备方法包括：将巴氏芽孢八叠球菌置于培养基培养30h，得到巴氏芽孢八叠球菌修复液；培养温度为30℃，摇床转速为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，包括：通过环境水化学平衡软件确定巴氏芽孢八叠球菌矿化修复含铜废水的修复过程中铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律，根据修复效率的变化规律，将巴氏芽孢八叠球菌修复液加入含铜废水进行生物矿化修复的同时调控环境pH值到高效修复区；所述高效修复区为修复效率的变化规律所显示的Cu离子修复效率最高的pH。2.根据权利要求1所述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，所述铜矿物沉淀包括蓝铜矿、氢氧化铜、羟基硝酸铜、孔雀石和/或黑铜矿。3.根据权利要求1所述的基于酸碱度调控的生物矿化修复含铜废水的方法，其特征在于，通过环境水化学平衡软件确定巴氏芽孢八叠球菌矿化修复含铜废水的修复过程中铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律具体包括：将修复体系中各离子浓度输入环境水化学平衡软件中，设置环境温度以及可能的沉淀种类，以pH为自变量，确定铜矿物沉淀构成和Cu离子修复效率的变化规律；所述修复体系中离子包括铜离子、硝酸根离子、碳酸根离子和铵根离子。4.根据权利要求1所述的基于酸碱度调控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文杰，谢毅鑫，胡文乐，边兆伟，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：