新型生物吸附剂处理含铀废水研究

Basing on the current conflict between urgent development of nuclear power supply and limited uranium resource in our country, this project is proposed. A new-typed biosorbent grafted with amidoxime group will be prepared by using electron beam irradiation method and used for selective uranium recovery from uranium wastewater. It is meaningful in both environmental protection and energy conservation if this project is performed. Dead Saccharomyces cerevisiae obtained from beer brewery is used as raw biomass, the way used for producing amidoxime grafted biosorbent is achieved after optimizing the irradiation grafting and amidoximation conditions. Meanwhile, a fresh approach used for microbiology modification is also provided. The effect of solution pH, time and uranium concentration etc. on uranium sorption by this new-type biosorbent is studied; the enhanced selectivity of this new-typed biosorbent for uranium is determined by comparing the sorption results with raw biomass. Furthermore, various analysis methods are applied to study the sorption mechanism involved. All the results attained will give some basic information on theoretical and experimental application of this new-typed biosorbent in real uranium wastewater treatment. Grafting the microbiology with amidoxime group by using electron beam irradiation method is an innovative work. It has not been reported elsewhere.

本项目结合目前我国大力发展核电但铀资源相对不足的现状提出，拟利用电子束辐照的方法在微生物上接枝偕胺肟基，制备新型生物吸附剂，从而实现对含铀放射性废水中铀的选择性回收，具有保护环境和节约能源双重意义。项目主要以啤酒厂灭活酿酒酵母为原始菌体，通过辐照接枝条件和胺肟化反应条件优化研究，得到制备偕胺肟基接枝新型生物吸附剂的工艺流程，同时为微生物的改性研究提供新的思路；研究多种外部因素如溶液酸度、吸附时间、铀浓度等对该新型生物吸附剂吸附铀的影响，并通过与原始菌体吸附铀的情况进行对比，确定其对铀吸附选择性增加的程度；在此基础上，利用多种分析手段，探索偕胺肟基接枝微生物吸附铀的机理，为该新型生物吸附剂应用于实际含铀废水处理提供理论基础和实验支持。项目研究中利用电子束辐照的方法实现微生物的偕胺肟基接枝，是十分有创新性的大胆尝试，至今未见报道。

随着我国经济的发展，对能源的需求量剧增，在安全第一基础上发展核能是解决我国能源问题的必由之路，但我国铀资源储量有限且分布不平衡，无法满足大力发展核电的需要。本项目制备了偕胺肟基接枝的制备新型生物吸附剂，用于复杂体系中铀的选择性回收，围绕项目研究目标，开展了以下五方面的研究：.1..柱分离荧光法对复杂体系中铀的测定研究，主要利用分离柱实现铀的纯化后再进行测量，较现有方法，此方法操作便捷，所得结果准确，为后续更好进行吸附试验研究提供了分析手段保证；.2..复杂体系中铀的存在形态研究，主要结合理论计算及电化学分析确定实际复杂样品中铀的存在形态，发现盐湖卤水中的铀主要以CaUO2（CO3）32-的形式存在。此研究工作的开展为更好理解吸附过程，解释吸附机理提供了实验支持；.3..新型生物吸附剂的制备研究，主要利用电子束辐照及化学接枝两种方式制备偕胺肟接枝的新型生物吸附剂，研究结果表明，N2保护有利于接枝反应的发生，而且经过接枝和偕胺肟化步骤可以成功将偕胺肟基接枝于微生物，得到新型生物吸附剂；.4..吸附铀条件优化研究，主要考察多种外部条件对偕胺肟化新型生物吸附剂吸附铀的影响，确定吸附的最佳条件，并进行了相关吸附平衡和动力学研究。在此基础上，利用制得的新型生物吸附剂，开展了其对盐湖卤水中微量铀的回收研究，发现其选择性明显提高，可以作为复杂体系提铀的潜在吸附剂；.5..偕胺肟化多孔硅对铀的吸附研究；利用多步化学反应制备偕胺肟化的多孔硅材料，考察其对溶液中铀的吸附性能，并开展了10L及100L大体积复杂体系中铀的回收研究，最终从100L盐湖卤水中提取到39mg硝酸铀酰。.本项目研究工作的开展，不仅为复杂体系中铀的回收提供了良好的吸附剂，而且为微生物的改性研究提供了借鉴，扩大了微生物的应用领域。