Способ извлечения ионов тяжелых металлов из твердых материалов

 

Использование: промышленная экология, а именно очистка активного ила, осадков станции аэрации, грунта и других твердых материалов от ионов тяжелых металлов. Сущность изобретения: обрабатывают биомассу микроорганизмов избытком водного раствора гидролизующего реагента. Разделяют твердую и жидкую фазы. Экстрагируют жидкой фазой твердый металл. Сорбируют твердой фазой ионы тяжелых металлов из жидкой фазы после экстракции.

Изобретение относится к промышленной экологии, конкретно к очистке активного ила, осадков станций аэрации, грунта и других твердых материалов от ионов тяжелых металлов.

Известен способ очистки загрязнений почвы от ионов тяжелых металлов, включающий гомогенизацию и измельчение загрязненной почвы и добавление к ней очищенной оборотной воды для получения шлама, который затем подвергают экстракции в противотоке теплой или горячей водой, растворяющей примеси. Отогнанную из шлама воду охлаждают для выделения растворенных примесей [1] Недостатком способа является его высокая энергоемкость, необходимость работы с большими объемами воды, невысокая растворимость ионов тяжелых металлов в воде, что затрудняет их комплексное извлечение из загрязненных твердых материалов.

Известен наиболее близкий к заявленному способ извлечения ионов тяжелых металлов из твердых материалов, например, из ила, обработкой водным раствором комплексообразователя, отделение жидкой фазы и удаление из нее ионов тяжелых металлов с помощью ионообменной смолы [2] Известный способ требует использования дорогостоящих реагентов комплексообразователя и ионообменной смолы, что затрудняет использование этого способа в промышленном масштабе. Кроме того, при этом возникают большие объемы стоков, содержащие органические соединения, что с экологической точки зрения представляет большую опасность для окружающей среды.

Изобретение решает задачу создания простого, экономичного и экологически безопасного способа извлечения ионов тяжелых металлов из различных твердых материалов с высокой эффективностью.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе извлечения ионов тяжелых металлов из твердых материалов, включающем экстракцию твердого материала водным экстрагентом с последующей обработкой экстракта сорбентом, предварительно обрабатывают биомассу микроорганизмов избытком 0,1-10%-ного водного раствора гидролизующего агента, разделяют жидкую и твердую фазы, причем жидкую фазу используют в качестве экстрагента, а твердую в качестве сорбента.

Способ осуществляют следующим образом.

Биомассу микроорганизмов обрабатывают 0,1-10%-ным водным раствором гидролизующего агента в интервале температур от комнатной до температуры кипения. В качестве гидролизующего агента могут быть использованы тринатрийфосфат, гидроокись натрия, ортофосфорная кислота и т.п. Модуль обработки и время гидролиза определяются физико-химическими свойствами биомассы. Затем фильтрацией разделяют твердую и жидкую фазы. Жидкую фазу используют для экстракции твердого материала, содержащего ионы тяжелых металлов. Твердую фазу сушат и используют в качестве сорбента для обработки жидкой фазы после экстракции твердого материала, содержащего ионы тяжелых металлов.

В заявленном способе может быть использована биомасса различных микрооргнизмов: мицелиальных грибов, например, Aspergillus japonicus, Penicillium chryzogenum, Penicillium cefalosporum, Сuninghamella japоnica и т.д. бактерий, например, Мicrococcus lysodeiktikus, Bacillus subtilis, Есherina coli и т. п. дрожжей, например, Saccharomyces cerevisae и т.п. Биомасса может быть живой, убитой или являться отходом микробиологического производства, на сорбционные свойства целевого продукта это не влияет.

Содержание ионов тяжелых металлов в твердых материалах и растворе определяют методом атомно-адсорбционной и рентгено-флуоресцентной спектроскопии. Степень извлечения ионов тяжелых металлов из загрязненных материалов зависит от вида гидролизующего раствора и биосорбента и составляет для ионов железа 1-94% для ионов меди 0,2-58% для ионов никеля 31-92% для ионов цинка 21-100% для ионов кадмия 21-79; для ионов свинца 18-89% для ионов серебра 28-90% П р и м е р. К 50 г высушенной биомассы Miсrococcus lisodeikticus (отход производства иммуностимулятора гликопептидной природы) приливают 500 мл 5% -ного раствора тринатрийфосфата. Смесь выдерживают 24 ч при комнатной температуре, затем отделяют и высушивают твердую фазу.

К 50 г высушенного и измельченного осадка с размером частиц не более 3 мм приливают водный раствор, полученный при обработке биомассы, и проводят экстракцию при комнатной температуре и перемешивании в течение 2 ч. Затем осадок отделяют, а жидкую фазу обрабатывают при модуле 100 сорбентом, полученным при обработке биомассы.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий экстракцию твердого материала водным экстрагентом с последующей обработкой экстракта сорбентом, отличающийся тем, что извлечение проводят посредством биомассы микроорганизмов, предварительно обработанной избытком 0,1 10% -ного водного раствора гидролизующего агента с разделением жидкой и твердой фаз, причем жидкую фазу используют в качестве экстрагента, а твердую фазу в качестве сорбента.