一种用细菌吸附并还原水溶液中低浓度金离子的方法

摘要

涉及一种微量贵金属的回收方法。首先将Au

说明书

本发明涉及一种微量贵金属的回收方法。

从溶液中回收贵金属金的方法，常见的有活性碳吸附、离子交换、化学沉淀、电解和溶剂萃取等。但当溶液中金属离子的浓度低于每升几毫克时，采用上述方法效率低、成本高、经济效益差。近年来，利用微生物吸附、还原方法从低浓度金离子水溶液中回收金已取得进展。Bnjamin Greene等(Enveron SciTechnol，1986，20：627)报道，海藻能迅速地吸附Au³⁺或Au⁺，然后缓慢地还原成Au⁰；Gree，A.R.等(Sci Technol Letters，Kew Sarey U K，1988，437)也报道了枯草杆菌、黑曲霉能从模拟废液中高效地吸附和解吸金；Pethkar，A.V.等(Journalof Biotechnology，1998，63(2)：121)报道了用芽枝状枝孢霉(Cladosporiumcladosporioides)从溶液中吸附金的方法。以霉菌的菌丝体与甲壳质混合制成吸附剂，每克吸附剂可吸附100mg金，在pH值为1～5条件下，对金的最大吸附率为80％。Bricerly，J.A.(微生物学通报，1995，22(3)：193)报道，用经处理的枯草杆菌制成颗粒状金属去除剂(MRA)装柱，吸附金溶液，每克MRA可固定390mg金。英国专利GB 2068927，2068928(1981)公开了一种用芽枝霉属(Cladosporium)及黑色头孢霉(Black Fungi)等真菌从工业废水中回收低浓度金的方法，金回收率为98％。

本发明的目的是提供一种利用细菌从低浓度金离子水溶液中吸附回收Au³⁺并将其还原成Au⁰的方法。

本发明所采用的细菌为自行分离筛选的菌株D01，经鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，该菌已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，登记入册的编号为CGMCCNO.0404，株号D01。

本发明所提供的从低含量Au³⁺水溶液中，用细菌吸附并还原金离子的方法，按照如下操作程序进行：

首先将Au³⁺水溶液和D01菌悬液按Au³⁺浓度与菌体浓度之比为(1.43∶100)～(140∶100)，最好为(30.5∶100)～(80∶100)的比例配制成Au³⁺-菌体作用液，于1℃～70℃，最好是25℃～35℃的恒定温度下，调pH值为2.0～7.0，最好是3.0～3.5，振荡5分钟～2.5小时，最好是0.5小时，其振荡频率为130次/分钟，以促进菌体和Au³⁺相互作用。然后用孔径为0.22μm的滤膜过滤Au³⁺-菌体作用液，获得吸附Au⁰的D01菌渣和过滤清液。菌渣在空气中经高温灼烧等方法，即得回收的Au⁰。

用透射电子显微镜观察表明，D01吸附Au³⁺之后，在细胞壁和作用液中存在金微粒，而且这现象在很短时间内即产生。X光衍射及X光电子能谱检测亦证明D01能将Au³⁺还原为Au⁰。本发明提供的方法步骤简便，成本低，且Au³⁺的吸附率可高达99.7％。

下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1

将5.0mL含Au³⁺浓度为300mg/L的水溶液，装入三角烧瓶中，将溶液pH值调为3.0；而后加入5.0mLD01菌体浓度为700mg干重/L，pH值为3.0的D01菌悬液，即获得pH值为3.0的Au³⁺-D01菌体作用液，Au³⁺起始浓度为150mg/L；D01菌体浓度为350mg干重/L。将装作用液的烧瓶置于30℃恒温操作装置中，通过振荡促进细菌和Au³⁺相互作用，其振荡频率为130次/分钟，作用30分钟。然后用0.22μm孔径的滤膜过滤，测得清液中[Au³⁺]浓度，根据生物吸附率＝(C_i-C_f)/C_i×100％，生物吸附量(mg/g干重菌体)＝(C_i-C_f)V/1000m，(式中C_i和C_f分别为Au³⁺的起始浓度和最终浓度(mg/L)，V为作用液的总体积(mL)，m为全部菌体的质量(g)。)计算获得D01对Au⁰的吸附量为425.8mg Au⁰/g菌体；对Au³⁺的吸附率为72.1％。将菌渣经高温灼烧后得回收的Au⁰。实施例2～8

按照实施例1的方法，菌体浓度为254mg/L，在作用时间为2小时，温度为30℃的条件下，改变pH值，测定其对Au⁰吸附量及Au³⁺吸附率的影响，结果如下：

    实施例                2       3       4       5       6       7

    pH值                 2.0     3.0     4.0     5.0     6.0     7.0

    Au⁰吸附量(mg/g)     397.6   425.8   371.1   367.1   324.4   266.5

    Au³⁺吸附率(％)      67.3    72.1    62.8    62.2    54.9    45.1实施例8～12：

按照实施例1的方法，改变作用温度，检测温度对Au⁰吸附量及Au³⁺吸附率的影响。结果如下：

    实施例            8       9       10      11      12

    作用温度(℃)      5       20      30      50      65

    Au⁰吸附量(mg/g)  313.0   313.1   324.4   330.3   330.3

    Au³⁺吸附率(％)   73.7    73.7    76.3    77.7    77.7实施例13～17

按照实施例1的方法，在30℃，pH 3.0的条件下，在5.0mL含起始[Au³⁺]浓度为300mg/L的水溶液中，分别加入5.0mL不同浓度的D01菌悬液，测定D01菌体添加量对Au⁰吸附量及Au³⁺吸附率的影响。结果如下：

    实施例                 13      14      15      16      17

    D01菌体浓度(mg干重/L)  82.0    164     246     328     410

    Au⁰吸附量(mg/g)       826.0   485.0   359.0   302.0   243.0

    Au³⁺的吸附率(％)      67.6    79.6    88.4    99.1    99.7实施例18～23

按照实施例1的方法，改变Au³⁺和D01菌体相互作用的时间，检测作用时间对Au⁰吸附量及Au³⁺吸附率的影响，结果如下：

实施例            18       19       20       21       22       23

作用时间(min)     5        10       15       30       45       60

Au⁰吸附量(mg/g)  300.0    308.6    310.6    315.0    315.9    315.9

Au³⁺吸附率(％)   70.0     72.0     72.3     73.7     74.3     74.3实施例24～29

按照实施例1的方法，菌体浓度为350mg/L，改变起始[Au³⁺]浓度，测定[Au³⁺]浓度对Au⁰吸附量及Au³⁺吸附率的影响，结果如下：

      实施例          24     25     26      27      28      29

作用液Au³⁺浓度(mg/L) 5      25     100     200     300     500

Au⁰吸附量(mg/g)      14.2   70.0   228.9   373.1   416.6   431.3

Au³⁺吸附率(％)       99.1   98.0   80.5    65.3    48.6    30.2