[发明专利]一种回收水体中铜离子的方法

说明书

本发明提供了一种回收水体中铜离子的方法，该方法包括以下步骤：将附着在载体上的微生物置于含有铜离子的水体中，或者将微生物分散于含有铜离子的水体中，或者将载体置于含有微生物和铜离子的水体中；使得所述水体中的铜离子被微生物吸附，并与所述微生物组织中或释放的有机磷酸基团或无机磷酸基团结合，形成有机磷酸铜或无机磷酸铜，并成核、结晶，并生长矿化形成花状结构的磷酸铜化合物。在本发明中，利用直接从自然环境中(如生活污水或活性污泥)富集生长的微生物，或直接以这些为接种源在含磷溶液中培养的微生物，吸附、矿化水体中的铜离子，形成花状磷酸盐，从而实现水体中铜离子的去除回收。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及回收水体中铜离子的方法。

背景技术

在自然条件下，微生物可以通过新陈代谢分泌有机质，调控周围环境pH，改变矿物离子浓度，最终诱导离子矿化，限制并调节其晶体生长的过程，称之为微生物矿化。微生物矿化作用已经被广泛用于纳米材料合成、去除/回收水体中的营养元素氮和磷、回收/去除土壤或水体中的重金属离子。微生物矿化的产物物包括碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、草酸盐以及铁氧化物等。例如，可利用施氏假单胞菌诱导矿化碳酸钙沉淀【Wang et al,EuropeanJournal of Mineralogy,2015,27(6):717-729.】，并在碳酸钙沉淀过程固定重金属离子；利用奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)【Prywer et al，Crystal GrowthDesign,2009,9(8):3538-3543】和希瓦氏菌(Shewanellaoneidensis MR-1)【Li et al,AmericanMineralogist,2017,102(2):381-390.】等菌属矿化镁离子和铵根离子生成了鸟粪石。磷酸盐类矿物约占生物矿化矿物的四分之一，其中鸟粪石(磷酸铵镁)是磷酸盐类矿物中研究最多的一种。

公开号为CN 107352737 A的专利文献公开了一种生物法金属回收方法。该方法以废水处理池污泥或池塘淤泥作为硫酸盐还原混合菌接种来源，以多层丝网填料为载体，在固定床反应器内还原吸附废水中的金属离子(例如铜离子)。该方法主要利用硫酸盐还原混合菌将水体重金属离子还原、吸附而去除，并经挤压、干燥和焚烧秸秆回收金属。

公开号为US005520811A的专利文献公开了一种金属富集方法。该方法利用酶催化分解富集在聚磷菌体内多聚磷酸盐形成的磷酸根与金属离子反应形成不溶磷酸盐来富集回收金属离子。该方法中，微生物与金属离子反应的时间相对较短(小于24小时)，金属离子与微生物相互作用只停留在吸附反应阶段，金属离子的吸附容量相对较低，且富集的金属离子回收复杂。另外，该方法只针对特定微生物，聚磷菌。

有研究表明，利用拉恩氏菌LRP3的发酵液可以矿化溶液中的铜离子，形成花球状磷铜化合物，同时有效降低了污水中的铜离子浓度【吉林农业大学学报，2020，10.13327/j.jjlau.2020.5024】。然而，该细菌需要通过摄取植酸钠来获取磷源，特定的菌株培养过程复杂，对生存环境要求高，培养成本高，难以应用于材料制备及水体重金属污染的去除。

发明内容

为了解决铜离子污染，提升铜离子回收利用效率，本发明提供一种回收水体中铜离子的方法。

本发明提供的一种回收水体中铜离子的方法，包括以下步骤：

将附着在载体上的微生物置于含有铜离子的水体中，或者将微生物分散于含有铜离子的水体中，或者将载体置于含有微生物和铜离子的水体中；使得所述水体中的铜离子被微生物吸附，并与所述微生物组织中或释放的有机磷酸基团或无机磷酸基团结合，形成有机磷酸铜或无机磷酸铜，并成核、结晶，并生长矿化形成花状结构的磷酸铜化合物。

在一些优选的实施例中，所述方法还包括收集所述成核生长矿化后的有机磷酸铜或无机磷酸铜的步骤。