Микробиологическое извлечение уранил-ионов из водных растворов
Для увеличения скорости процесса биосорбции и устранения вышеуказанных недостатков предлагается использовать микроорганизмы в чистом виде (без носителя), а сам процесс проводить при интенсивном перемешивании. Для отделения клеток микроорганизмов, средний размер которых от 1 до 5 мкм, от очищаемой воды предлагается использовать методы флокуляции и седиментации [4].

где с0 – концентрация урана до сорбции, мг/дм3, ск – концентрация урана после сорбции, мг/дм3.
При исследовании флокуляции тонкодисперсного биосорбента использовали анионные (Magnafloc LT25, LT27, E1011) и катионные флокулянты (Magnafloc LT31, M368), производимые фирмой “Ciba”.

где М0 – мутность смеси до флокуляции, %, Мк – мутность смеси после флокуляции, %.
Зависимости величины извлечения урана из водных растворов (R) от продолжительности контактирования с биосорбентом приведены на рисунок 1, откуда видно, что степень извлечения (R) достигает 98% при времени контакта раствора урана с биосорбентом, равном 3 минутам.

Рисунок 1 – Зависимость степени извлечения (R) ионов урана из воды от продолжительности контакта раствора с клетками биосорбента Bacillus cereus BM 4368, с (сорбента)=250мг/дм3

Рисунок 2 – Зависимости степени извлечения (R) урана из водних растворов
от концентрации биосорбента и рН раствора, t контакта=3 мин.

Рисунок 3 – Эффективность извлечения (Е) отработанного биосорбента от воды
в зависимости от типа и концентрации флокулянтов, с (сорбента)=250 мг/дм3.
1 – комбинация флокулянтов LT31+LT25, 2 – LT31+M368, 3 – LT31+LT27.
В связи с этим, были предприняты исследования влияния замутнителя на эффективность флокуляции биосорбента. В качестве замутнителя использовалась глина – монтмориллонит Na-формы. Из рисунок 4 можно видеть, что применение замутнителя позволило не только увеличить степень извлечения биосорбента из водных растворов, но и ограничиться одним анионным флокулянтом, а также, что немаловажно, уменьшить его дозировку. На рисунок 4 представлена зависимость эффективности флокуляции биосорбента с замутнителем (кривая 2) и без него (кривая 1). Сравнительный анализ кривой 1, где представлена зависимость наилучшей флокуляции биосорбента без замутнителя (рисунок 3, кривая 3), и кривой 2 показывает, что эффективность флокуляции с замутнителем позволяет повысить эффективность очистки от биосорбента в 1,6 раз при концентрации флокулянта 1 мг/дм3 и уменьшить концентрацию последнего в 10 раз.

Рисунок 4 – Зависимость эффективности (E) флокуляции биосорбента с замутнителем (кривая 2)
и без него (кривая 1), с (сорбента)=250мг/дм3.
На основании результатов проведенных экспериментов предлагается принципиальная схема очистки водных растворов от ионов урана с помощью биосорбентов и дальнейшего их извлечения методом флокуляции, которая представлена на рисунок5.

Рисунок 5 – Принципиальная схема очистки водных растворов от ионов урана с помощью биосорбции и флокуляции.
Вода, загрязненная ионами урана, и концентрированная суспензия биосорбента (и, если необходимо, замутнитель) подаются в динамический миксер, где происходит биосорбция урана на биомассе. При этом, осредненный градиент скорости среды в миксере должен составлять 500 с 1, а время контакта биосорбента с обрабатываемой водой – 3-5 мин. После завершения процесса сорбции обрабатываемая вода с биосорбентом, а также флокулянт, подается в ультра-флокулятор для отделения биосорбента от очищаемой воды. Ультра-флокулятор представляет собой динамический миксер, отличающийся от предыдущего миксера только тем, что в нем создается более жесткая обработка смеси, осредненный градиент скорости среды находится в диапазоне от 2000 до 4000 с-1, а время обработки – 1-3 секунды. Далее суспензия поступает в статический миксер, представляющий собой последовательно соединенные горизонтально расположенные ПХВ-трубки, где осуществляется окончательное формирование флокул. Такой гидродинамический режим проведения процесса флокуляции соответствует оптимальному режиму обработки и получению крупных быстрооседающих флокул [5-7]. С выхода последнего статического миксера суспензия поступает в осветлитель, где происходит окончательная очистка воды от сфлокулированного сорбента путем достаточно быстрой его седиментации, а также его выгрузка.
- отделение тонкодисперсной биомассы от обработанной воды легко осуществляется с помощью флокуляции (при наличии замутнителя до 98-99%) и последующей седиментации;
- комбинация биосорбции и флокуляции является перспективным направлением в создании высокоэффективного метода очистки от ионов урана, а также ионов других металлов.
2. Волова Т.Г. Биотехнология. – Новосибирск: Из-во Сиб. отд. Рос. Ак. наук, 1999. – 252 с.
3. Ротмистров М.Н., Гвоздяк П.И., Ставская С.С. Микробиологическая очистка воды. – Киев: Химия, 1983. – 289 с.
4. Донцова Т.А. Виділення тонкодисперсних сорбентів з водних розчинів ультра-флокуляцією та турбулентною мікрофлотацією:02.00.11 / Ин-т біокол. хім. ім. Ф.Д. Овчаренка – К., 2006. – 18 с.
5. Rulyov N.N., Dontsova T.A., Korolyov V.Ya. Ultra-Flocculation of Diluted Fine Disperse Suspensions // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. – 2005. – Vol.26. - №3-4. – Р. 203-217.
6. Рулев Н.Н., Донцова Т.А., Королев В.Я. Способ извлечения частиц тонкодисперсного сорбента из очищаемой воды ультра-флокуляцией и турбулентной микрофлотацией // Международная конференция «Коллоидные системы. Свойства, материалы, применение», Август-сентябраь 28-1, 2006. – Одесса, Украина. – С. 36-37.
7. Rulyov N.N., Dontsova T.A., Korolyov V.Ya. Separation of fine dispersed sorbents from purified water by ultra-Flocculation and turbulent micro-flotation // Int. J. Environment and Pollution – 2006. – Vol.12. - №5. – Р. 44-57.
Донцова Т.А., Черненко В.Ю., Астрелин И.М. (Украина, Киев)
Микробиологическое извлечение уранил-ионов из водных растворов
Збірник матеріалів ІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю
Скачати в форматі pdf:
http://eco.com.ua/sites/eco.com.ua/files/lib1/konf/2vze/zb_m/0109_zb_m_2VZE.pdf