文献综述-生物对铀废水的吸附研究.doc

1、文献综述课题名称甘蔗秸秆对铀废水的吸附研究指导教师系专业班级学生姓名学号开题日期要求：一、说明材料来源情况；二、对课题的研究历史、研究现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述；三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和趋势；四、字数要求3000字以上，可另附纸。 生物对铀废水的吸附研究摘要：本文简述了国内外生物吸附含铀废水的方法。简单探讨了生物法处理含铀废水的研究方向。关键词：生物吸附 铀废水 环境复原随着人类开发利用核能以来， 在人类享受核能带给自己优越性的同事，却也不能忽视一个日益严重的环境问题，即核燃料铀的开采过程中产生了大量的含铀废水，含铀废水对环境污染十分严重，如果不科学的处理

2、，会对周围环境造成巨大的污染。生物吸附法是非常有潜力的一种方法，各国对它对有一定的研究。1.国内外研究现状1.1国外对生物处理含铀废水的研究早在1972 年, CHIU就发现真菌细胞对铀有富集能力。80年代初, Tsezos和Volesky利用生物材料富集铀,获得了美国和加拿大的专利。美国橡树岭国家实验室的G1W1St randbeg等用细菌和真菌生物量系统地处理核电站废水,几小时内可提取出90%的铀,在工业上可重复使用。德国Wismut公司采用人工湿地的处理系统的中间实验结果表明: 采用该法处理矿坑含铀废水的运行费用仅为2 马克/ m3 , 远低于常规水处理方法, 铀的去除效果可以达到50%

3、。国外研究含铀废水起步较早，所获得的成果也比较丰富，这也给国内对含铀废水的研究指明了一些方向。1.2国内对生物处理含铀废水的研究我国对生物吸附铀的研究起步于80年代，谭红等研究了UY-1酵母细胞能够对溶液中的铀快速富集,铀的最大富集量可达1315mg/g。张小枝等研究了用蓝细菌、满江红、鱼腥藻为吸附材料,对浓度小于515mg/L的铀快速吸附。冯易君等用FT菌装柱成型后铀的富集率可达99%。刘文娟等研究了酵母菌对铀的吸附，其中主要考虑了溶液PH、吸附时间、溶液初始浓度、细菌浓度对吸附的影响。柏云等研究了生物吸附铀中各种因素对吸附的影响，总结了其吸附机理、吸附材料的固定化和改性，吸附的模型等。除此

4、之外，还研究了粘土、岩石、胶体等对铀的吸附，结果表明生物吸附铀是一种很有前途的方法，具有很大的优势，所以应该大力发展。2.生物吸附金属（铀）的方式2.1氧化和还原作用金属的化合价升高或降低表明其发生了氧化或者还原反应，虽然活性微生物的作用使金属发生氧化和还原，但部分金属的氧化和还原确出现在维生物的细胞壁上，氧化和还原均会引起金属的固定。如一种细菌细胞和芽孢杆菌的成熟孢子能氧化锰，硫化叶菌属在厌氧条件下能将六价钼还原为五价钼，钼的还原需要有新城代谢的活性细菌。2.2胞外配合作用细菌能分泌一些物质到细胞外，其中有些物质具有配合作用。这些物质可能是吸附金属的胞外聚合物，也可能是螯合物。能够固定金属的

5、微生物胞外聚合物包括核酸、多糖和蛋白质。胞外聚合物通过吸附和凝聚来固定金属。据查，研究人员已开发出利用胞外聚合物来处理工业废水的技术。2.3细胞内和细胞表面的富集作用 细菌固定金属分两个步骤：1、物理化学作用，电化学吸附使金属被动的吸附在细胞表面；2、然后通过一种与能量相关的传递系统和作用，使金属在细胞内富集。2.4沉淀作用沉淀（precipitation）是发生化学反应时生成了不溶于反应物所在溶液的物质。其原理是从液相中产生一个可分离的固相的过程，或是从过饱和溶液中析出的难溶物质。细菌中的硫酸盐还原菌能氧化有机物，还原硫酸盐生成硫化氢。硫化氢和金属反应生成不溶于水的硫化物。利用这种方法可以降

6、低矿区排放废水的酸度和金属浓度。2.5死细菌作为生物吸附剂沉淀作用、胞外和胞内的积累作用都是利用有代谢活性的细菌作为金属离子吸附剂。采用活性细菌，主要是因为生物吸附剂是一种可再生资源，吸附饱和后可重复利用，不必频繁的替换；其次是因为生物体新陈代谢，能够用于金属的固定过程。但是活性细菌并不是都有效，很多废液中含有有毒成分，其化学组成变化也很大，细菌生长，还要供给其能量。针对这些问题，研究出非活性系统是很重要的。非活性系统的工艺是指死细胞可在其细胞壁上积累金属，死细菌能固话金属，吸附后也易于解离。非活性系统具有很多优势，但是自身也还有一些缺点，如获得适合数量和品种的生物体材料所需的成本，用于非活性

7、生物系统作金属吸附剂也不乏争论。综上所述，生物对金属（铀）的吸附方式各有差异，但每种吸附方式的结果都是让水体中的铀含量降低。因此，生物吸附方法作为一种有前景的方法，应该被广泛的研究和应用。3.生物处理含铀废水的新方法3.1膜法膜分离技术是一项新兴的分离技术,它具有能耗低、设备简单、操作方便、物料无相变和适应性强等特点,是20世纪末到21世纪初最有发展前途的高技术之一。膜技术应用于水处理的优点:1)能处理各种料液,处理质量高;2)过程可自动化操作;3)可再利用渗透液。膜技术应用于水处理的缺点:1)膜的相容性与孔的大小、水的pH 值及温度等很多因素有关; 2)投资费用较高;3)在某些情况下易结垢,

8、使得在一些特殊应用中膜的寿命较短。3.2微生物法微生物治理低放射性废水是上世纪60年代以来开始研究的新工艺, 用这种方法去除放射性废水中的铀国内外均有一定研究,但目前多处于实验研究阶段,鲜有大规模工业化应用。微生物法富集铀主要是基于间接的非代谢性生物吸附作用,代谢性富集作用是次要的。由于微生物法治理低浓度含铀废水具有效率高、成本低、耗能少、无二次污染物等优点,吸引了众多学者进行了大量研究,并取得了很多可喜的研究成果。国内学者研究了啤酒酵母菌固定化凝胶颗粒吸附铀的研究,研究表明,经甲醛交联、海藻酸钙固定后,啤酒酵母菌固定化颗粒铀吸附量明显增加,可达每g769.2mg。Kalin等人研究了用藻类和

9、微生物去除矿山废水中的铀。利用藻类细胞提供给异养微生物有机碳和其它成分,来维持较低的Eh值,从而把铀还原为四价态。3.3植物修复法植物修复是指利用绿色植物及其根际土著微生物共同作用以清除环境中的污染物的一种新的原位治理技术。适用的生物修复技术类型主要有人工湿地技术、根际过滤技术、植物萃取技术、植物固化技术、植物蒸发技术。实验表明,几乎水体中所有的铀都能富集于植物的根部。根系中铀的含量与水体中铀的含量之比值即植物富集系数,其值最高可达到30000。根际过滤技术具有较高的处理效率、选择性高、pH值和温度适应范围宽等独特的优点,在处理大面积低浓度含铀废水领域中有着较好的应用前景。从目前的研究来看,凤

10、眼莲、破铜钱等具有发达的纤维状根系和很高生物产量的水生植物,能够在水中有效地去除重金属和放射性核素。3.4可渗透反应墙治理技术近10年来,西方发达国家最先研究开发可渗透反应墙( PRB) 技术来治理被污染的地下水。可渗透反应墙是指在地下水污染羽的流向上安置可渗透反应墙,利用墙体内反应材料使污染物净化,达到修复( 治理) 地下水的目的。目前研究的墙体反应材料主要有零价铁和石灰。3.4.1零价铁处理法早在20世纪70年代,零价铁材料就被用来处理有机废水,20世纪90年代以来,国外有专家开始研究用这种材料来处理含铀废水,近十几年来对去除机理和相关工艺的研究都取得了很大的进展。曝露在大气中的地表水呈氧

11、化状态,需耗费大量的零价铁,该处理技术依赖于其吸附机理,近年来,用该法处理地表水多停留在实验研究阶段。在东德,进行了一系列实验室和现场处理放射性矿山废水的研究。3.4.2石灰处理法考虑到尾矿堆场地下水的酸性环境,石灰廉价易得,我国学者在西南某铀矿率先进行了以石灰和砂子混合物为墙体反应材料修复地下渗水的除铀实验。2005年为期4个月的运行表明,净化铀的效果明显,不仅使地下渗水pH变为中性,而且使Q(U)从12.21 mg/L降至0.003mg/L。4.未来展望综上可以看出，生物吸附技术是一种颇具前景，发展较快的新技术。但生物吸附在研究的广度和深度方面与生物浸出相比，还存在很大的差距。矿物工程研究

12、者了解生物吸附的原理并在自己的领域开展研究是生物吸附发展的关键。参考文献：【1】国家环境保护局. GB89781996,污水综合排放标准S.【2】张小枝,罗上庚,杨群等.满江红鱼腥藻吸附低浓度铀的研究J.核化学与放射化学,1998,20(2):114-118.【3】宋金如,龚治湘,罗明标等.凹凸棒石粘土吸附铀的性能研究及应用J. 华东地质学院学报,1998,21(3):265-272.【4】王宝娥,徐伟昌,谢水波等.啤酒酵母菌固定化凝胶颗粒吸附铀研究J.铀矿冶,2005,24(1):34-37.【5】Schneider P, Neitzel P L, Osenbruck , et al. In

13、- sitetreatment of radioactive mine w ater using reactive materials)results of laboratory and field exper iments inuranium or e mines in Germany J . Acta Hydrochim.Hydro biol. , 2001, 29: 129- 138.【6】Abdelouas Abdesselam, Lutze Wer ner , Nut tallEr ic, et al. Remediat ion of U contaminatedw ater using zero- v alent iron J . Earth Planetary Sciences, 1999, 328: 315- 319.【7】聂发辉,吴晓芙,胡曰利.人工湿地中蛭石填料净化污水中氨氮能力 J.城市环境与城市生态,2003,16(6):280-282.【8】刘文娟,徐伟昌,王宝娥.酵母菌对铀吸附作用的初步实验J.环境保护科学,2004,30(1):39-45.指导教师签字 年 月 日