Способ очистки сточных вод от ионов Сu2+ и Pb2+ с помощью биосорбентов

(51) 02 3/34 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ промышленных сточных вод. Алма-Ата Гылым. 1990. - 224 с(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ С 2 И 2 С ПОМОЩЬЮ БИОСОРБЕНТОВ(57) Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в гидрометаллургии,гальванотехнике для очистки сточных вод от ионов 2 и 2. Достигаемый технический результат повышение степени и скорости очистки. Для очистки сточных вод от ионов 2 и 2. используют иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клетки микроорганизмовЗ с концентрацией (2,0-2,9)-107 кл/г и смесь выдерживают в течение 3 часов. Степень очистки составляет 99,4-99,8.(72) Тажибаева Сагдат Медербековна Оразымбетова Айжан Болатовна Коржынбаева Куралай Бейсенбаевна Мусабеков Куанышбек Битулович Жубанова Ажар Ахметовна Буркитбаев Мухамбеткали Мырзабаевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Научноисследовательский институт новых химических технологий и материалов республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. Аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в горнорудной промышленности,гидрометаллургии, гальванотехнике для очистки сточных вод от ионов 2 и 2. Известен способ очистки сточных вод от ионов 2 и 2 с помощью бактерий и грибов,выделенных из почв, загрязненных ионами тяжелых металлов. При этом выделенные из почв микроорганизмы аккумулируют до 36 от сухой массы клеток ионы металлов,. . - 1977. .5, 19-20. . 129-133. Недостатком способа является низкая степень очистки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ очистки сточных вод от ионов 2 и 2 с помощью биосорбентов,представляющих собой иммобилизованные на латексе клетки микроорганизмов Илялетдинов А.Н., Алиева Микробиология и биотехнология очистки промышленных сточных вод. Алма-Ата Гылым. 1990. - 224 с. Для этого биомассы клеток,,флокулируют с помощью латекса, затем вводят в сточные воды с содержанием ионов ,и 200 мг/л. Смесь выдерживают в течение 12 часов, после чего супернатант анализируют на содержание ионов металлов. При этом степень очистки составляет 70-90. Недостатком способа является невысокая степень очистки и длительность процесса. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа очистки сточных вод от ионов меди и свинца с помощью биосорбентов. Технический результат - повышение степени и скорости очистки Технический результат достигается по предлагаемому способу очистки сточных вод от ионов 2 и 2 с помощью биосорбентов,включающим введение биосорбентов с последующим выдерживанием, но, в отличие от известного, в качестве биосорбентов используют иммобилизованные на частицах диатомита в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клеткиНЗ с концентрацией(2,0-2,9)-107 кл/г, а смесь выдерживают в течение 3 часов. Согласно предлагаемому способу в сточные воды, содержащие ионы меди и свинца, при перемешивании добавляют частицы диатомита с иммобилизованными на них в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина (ПЭИ) клеткамиНЗ с концентрацией (2,02,9)-107 кл/г, полученную смесь выдерживают в течение 3 часов. После этого надосадочную жидкость отделяют от биосорбента и анализируют на содержание ионов металлов. Степень очистки составляет 99,4-99,8, а время очистки сокращается в 4 раза. Диатомиты представляют собой природные минералы силикатного происхождения, содержащие до 80 2,,.,,.,. - 2010. - . 84. - . 464-468 Они имеют развитую поверхность и пористую структуру, что обеспечивает им высокую сорбционную способность по отношению к клеткам микроорганизмов. Введение в них раствора полиэтиленимина с концентрацией 0,01 основомоль/л обеспечивает возникновение на них положительно заряженных сайтов, что способствует иммобилизации на диатомите отрицательно заряженных клеток микроорганизмов за счет электростатического притяжения между ними. Нами установлено, что максимальная степень иммобилизации клеток 3 на диатомите достигается в интервале концентраций полиэтиленимина 0,010,03 осново-моль/л. Во избежание перерасхода полимера предложено использовать минимальную эффективную концентрацию - 0,01 осново-моль/л. Имеются также сведения о сорбции ионов свинца диатомитом, при этом степень связывания ионов металла составляет 88,67, .///. - 2008. - . 1. - .21-29. В свою очередь, высокая степень извлечения ионов металлов поверхностью клеток обеспечивается тем, что на поверхности клеток микроорганизмов находится большое разнообразие функциональных групп аминных, иминных,карбоксильных,гидроксильных,сульфидных,фосфатных и др., способных к связыванию ионов 2 и 2 за счет ионного обмена,электростатического притяжения,образования координационной связи Ульберг З.Р., Марочко П.Г., Савкин А.Г., Перцов Н.В. Химические взаимодействия в процессах сорбции металлов клетками микроорганизмов // Коллоидн. журн. 1998. - Т. 60, 6. - С. 836-842. В частности, высокая степень связывания ионов 2 может быть обусловлена их связыванием с РО 43- и ОНгруппами, а ионов 2 - с аминогруппами поверхности Сенцова О.Ю.,Максимов В.Н. Действие тяжелых металлов на микроорганизмы // Успехи микробиол. - 1985. -20. -С. 227-251. Закрепление клеток на твердых носителях облегчает их отделение от раствора. Тем не менее,для эффективности работы биосорбента необходима оптимизация концентрации клеток,иммобилизованных на твердом носителе. Действительно, как видно из таблицы, введение в сточные воды диатомита с количеством клеток,меньших (2,0-2,9)-107 единиц/г, не обеспечивает высокой степени очистки вследствие недостатка сорбента. Повышение количества иммобилизованных клеток до (2,0-2,9)-107 кл/г приводит к достижению высокого эффекта очистки степень извлечения ионов 2 и 2 составляет 99,4-99,8. Дальнейшее увеличение количества иммобилизованных клеток ведет к перерасходу 2 извлечения ионов 2 и 2 составляет 90,8 и 92,6 соответственно. Пример 3. В условиях примера 1 используют биосорбент с концентрацией клеток 2,0-107 кл/г. Степень очистки по ионам 2 и 2 составляет 99,4 и 99,6. Пример 4. В сточные воды при перемешивании вводят иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клеткиНЗ в количестве 2,5107 кл/г и смесь выдерживают 3 часа. Анализируют надосадочную жидкость на ионы 2 и 2. Степень извлечения 2 составляет 99,6, а 299,8. Пример 5. Способ осуществляют в условиях примера 1, но концентрация клеток на диатомите составляет 2,9-107 кл/г. Степень очистки сточных вод от ионов 2 и 2 составляет 99,7 и 99,8 соответственно. Пример 6. В сточные воды при перемешивании вводят иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клеткиНЗ с концентрацией 3,0-107 кл/г. Смесь выдерживают в течение 3 часов. При этом степень извлечения ионов 2 и 2 составляет 99,7 и 99,8 соответственно. Таблица Влияние концентрации клетокНЗ на степень очистки сточных вод сорбента, поэтому проводить очистку в таких условиях не целесообразно. Таким образом, для достижения высокой степени очистки по данному способу необходимо оптимальное соотношение между биосорбентом и ионами металлов. В предлагаемом способе в сточные воды с концентрацией 2 и 2 200 мг/л вводят при перемешивании иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клетки микроорганизмовНЗ в количестве (2,0-2,9)-107 кл/г и смесь выдерживают 3 часа. После этого биосорбент отделяют отстаиванием или центрифугированием. Способ осуществляют следующим образом. Пример 1. В сточные воды при перемешивании вводят иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клетки в количестве 1,5-107 кл/г. Смесь выдерживают в течение 1 часа. Степень очистки сточных вод составляет по 2 - 80,3, по 283,3. Пример 2. Опыт проводят в условиях примера 1 с использованием иммобилизованных на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клетки в количестве 1,8-107 кл/г. При этом степень Исходная Концен трация концентрация 2 иммобили и 2,мг/л зованных клеток, кл/г Концен трация Концентраци Степень Степень я 2 после очистки от очистки от 2 после очистки, мг/л очистки, мг/л 2,2,Таким образом, использование данного способа очистки сточных вод позволяет повысить эффективность очистки. В области оптимальных концентраций иммобилизованных на диатомите клеток 1) степень очистки сточных вод от ионов 2 и 2 достигает 99,4-99,8 2) длительность процесса составляет 3 часа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки сточных вод от ионов С 2 и с помощью биосорбентов, включающий введение биосорбентов с последующим выдерживанием, отличающийся тем, что в качестве биосорбентов используют иммобилизованные на диатомите в присутствии 0,01 осново-моль/л полиэтиленимина клетки микроорганизмовНЗ с концентрацией (2,0-2,9) 107 клеток/г, а смесь выдерживают в течение 3 часов. 2