Способ получения биосорбента ионов радиоактивных металлов

 

Использование: биотехнология, а именно к получению биосорбентов. Сущность изобретения: получение биосорбентов из биомасс продуцентов экзогидролаз путем последовательной обработки твердой фазы смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворителя и 60-20% спирта, при температуре 10-80°С в течение 2-6 ч и после отделения жидкой фазы избытком горячей дистиллированной воды при 60-100°С. Полученный твердый остаток сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов. Сорбционная способность повышается в 3-60 раз.

СОК33 СОЕЗЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО CCCP (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АРТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4807391/13 (22) 9.03.90 (46) 7.02,93. Бюл. N. 5

71 На чно-и оизво ственноеобъе инение () у р д д

"Би техника" и Институт атомной энергии им. .В.Курчатова (72) .А,Величко, Л.С.Когтев, О.А.Архипова, В,M .Êóëàêîâ, В,М,Шубко, С.К.Лисин и

П. С, Грухляев (56) (патент США N. 44669900889944, кл. С 12 N 1/13, 1987. вторское свидетельство СССР

N. 1, 38327, кл. В 01 J 20/22, 30.01.90.,Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу получения биосорбен гов ионов радиоактивных элементов из био касс микромицетов — основного отхода производств экзогидролаз.

В настоящее время способность связыват катионы из водных растворов установлен у различных систематических групп . ми роорганизмов. Процесс извлечения метал ов из растворов с помощью микробной биомассы получил название биосорбции. !

Известен способ получения биосорбентов из биомасс микроорганизмов, согласно которому биомассу обрабатывают избытком

0,25-1,25 молярного раствора щелочи (NalOH или КОН) при 50-100 С, промывают, суа ат и используют для поглощения катионов металлов. При этом по сравнению с исI хоЦной биомассой имеет место увеличение всеМ видов сорбции.

„„ Я „„1792738 A l (s<>s В 01 J 20/22, С 12 N 1/14 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОРБЕНТА

ИОНОВ РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Использование: биотехнология, а именно к получению биосорбентов. Сущность изобретения: получение биосорбентов из биомасс продуцентов экзогидролаз путем последовательной обработки твердой фазы смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворителя и 60-20% спирта, при температуре 10 — 80 С в течение 2-6 ч и после отделения жидкой фазы избытком горячей дистиллированной воды при 60-100 С.

Полученный твердый остаток сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов, Сорбционная способность повышается в 3 — 60 раэ.

Недостаток способа получения биосорбентов из отходов микробиологических производств состоит в том, что для обработки биомасс используются химически агрессивные и токсичные вещества.

Кроме того, промышленное производство биосорбентов по описанному выше способу характеризуется значительными объемами щелочных стоков, создавая после обработки биомасс новые токсичные отходы. При этом полученные биосорбенты обладают низкой сорбционной емкостью по отношению к ионам радиоактивных элементов.

Известен способ получения биосорбента ионов радиоактивных металлов путем экстрагирования балластных веществ из биомассы продуцентг экзогидролаэ, отделения твердой фазы фильтрацией, промывания ее дистиллированной водой до рН 7,0, 1792738 высушивания и измельчения, причем экст р гира в ание осу ществл я ю1 цитрат-фосфатным буфером с рН 2,5-4,5 в течение

0,5-5 ч при 5 — 45оС, отделяют твердую фазу, повторно экстрагируют ее цитрат-фосфатным буфером с рН 4,5 — 6,5 в том же режиме и после отделения твердой фазы промывку ведут дистиллированной водой с температурой 60 — 100 С.

Недостатком способа является недостаточно высокая сорбционная способность биосорбента.

Целью изобретения является малоотходное и экологически чистое получение биосорбентов иойов радиоактивных элементов с повышенной сорбционной способностью.

Поставленная цель достигается тем, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 40 — 80 углеводородного растворителя (гексан, гептан, пентан, экстракционный бензин) и 60 — 20% спирта (этанол, н-пропанол, изопропанол, бутанол), при 10 — 80 С в течение 2 — 6 .ч, отделенную фильтрацией твердую фазу обрабатывают избытком горячей дистиллированной воды при 60 — 100 С, после чего твердую фазу сушат и измельчают.

Способ заключается в следующем.

Биомассу микромицетов обрабатывают смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворителя и 60 — 20% спирта, при температуре 10 — 80 С в течение 2 — 6 ч, затем твердую фазу отделяют фильтрацией и обрабатывают избытком горячей дистиллированной воды при 60-100 С, после чего твердую фазу сушат, измельчают до зерен и используют как.биосорбент.

Предлагаемый способ получения биосорбентов основан на экстрагировании из биомасс смесью неполярного и полярного растворителей как полярных соединений (белки, аминокислоты, нуклеотиды, органические кислоты), так и соединений, растворимых в неполярных средах (липиды, жирорастворимые пигменты и т.п.). Последующая обработка твердого остатка горячей водой приводит к эффективному удалению различных олиго- и полисахаридов, ассоциированных с хитин-глюкановым комплексом в клеточных стенках мицелия.

Таким образом, при обработке биомасс предлагаемым способом происходит активация различных полярных функциональных групп, обеспечивающих связывание ионов радиоактивных элементов в биосорбенте.

Сорбционную способность биосорбентов, полученных по предлагаемому способу и по прототипу, определяли по коэффициенту распределения (Кб). Величина Kd характеризует распределение металла между твердым сорбентом и жидкой фазой и рассчитывается по формуле

Асорб. Чвод. о =

Ав.ф. Ртв.

Acop6 — радиоактивность в сорбенте, Бк;

А, ф — радиоактивность в водной фазе, Бк;

Чвод — объем водной фазы, мл;

Ртв — масса твердого сорбента, г, Значения К определяли для плутония239 (IV), åâðîïèÿ-152 (I I I), цезия-137 (I), Для этого навеску биосорбента массой

"5 0,1 г перемешивают с 5 мл раствора радионуклида в течение 6 ч при комнатной температуре, твердую и жидкую фазы разделяют фильтрацией и в каждой из фаз количественно определяют радиоактивность на

20 счетчике в стандартных условиях, К рассчитывают по вышеприведенной формуле.

Пример 1. Бйомассу продуцента целлобиазы — Aspergillus japonicus Sato 20

Х BKMF-26320 обрабатывают 5-кратным объемом смеси, содержащей 60 экстракционного бензина "Калоша" и 40 этанола, при 45 С в течение 4 ч. Твердый остаток отделяют фильтрацией и промывают горя30 чей дистиллированной водой при 80 С.

Твердый остаток сушат, измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов. Коэффициенты распределения (Кд) составляют по плутонию-239 720; по европию-152 960; по цезию137 16,5.

Пример 2, Согласно примеру 1, кроме того, что предлагаемым способом обрабатывают биомассу продуцента пектиназы

40 Аэрег91Ииэ foetidus М-45. К составляют по плутонию 540; по европию 690; по цезию

8,4.

Пример 3. Согласно примеру 1, кроме того, что предлагаемым способом обраба-.

45 тывают биомассу продуцента целлобиогидролазы и эндоглюканазы — Trlchoderma

virIde 13/10. Кд составляют по плутонию 50, по европию 480; по цезию 5,2.

Пример 4. Согласно примеру 1, кроме

50 того, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 40% гексана и 60 изопропилового спирта (изопропанола) при 80 С в течение 2 ч. Твердый остаток промывают дистиллированной водой при 60"С. Ка со55 ставляют по плутонию 480, по европию 820. по цезию 13,5.

Пример 5. Согласно примеру 1, кроме того, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 80 гептана и 20 и-пропило1792738

Формула изобретения !

Способ получения биосорбента ионов ра иоактивных металлов, предусматривающи экстрагирование балластных веществ из иомассы продуцента экэогидролаз, отделение твердой фазы фильтрацией, сушку и измельчение, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной способности биосорбента, экстрагирование балластных веществ проводят смесью, содержащей 40-80% углеводородного растворителя и 60-20% спирта, при температуре.

t0-80 С в течение 2-6 ч, а отделенную фильтрацией твердую фазу обрабатывают избытком дистиллированной воды при 60-100 С.

Составитель B.aåëè÷êî

Техред М.Моргентал Корректор fl,flóêà÷

РеДактор А.Волкова

Заказ 470 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москвак Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 вого спирта (н-пропанола) при 10 С в течение 6 ч. Твердый остаток промывают дистиллированной водой при 100 С, Kd

i о составляют по плутонию 560: по европию

635, по цеэию 7,6. 5

Пример 6. Согласно примеру 1, кроме того, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 20% пентана и 80% бутилового спи та (н-бутанола) при 90 С в течение 1 ч.

Тве дый остаток промывают дистиллиро- 10 ван ой водой при 50 С. К составляют по плутонию 70, по европию 42, по цезию 4,6.

Пример 7. Согласно примеру 1, кроме тог, что биомассу обрабатывают смесью, содержащей 90тг гексана и 10;г эганоаа 15 пр 5ОС в течение 7 ч. Твердый остаток промы ают дистиллированной водой при

100 С. Kd составляют по плутонию 38, по евр4пию 63, по цеэию 3,8.

Пример 8 (прототип). Биомассу про- 20 ду 4нта целлобиазы — Aspergillus japonlcus, обрабатывают 10-кратным объемом 1М раствора NaOH в дистиллированной воде при

75 С в течение 4 ч. Твердый остаток отделя25 т, lol фильтрацией, промь1ллют дистиллированной водой до рН водной фазы 7.0. сушат. измельчают и используют как биосорбент ионов радиоактивных элементов, Кд составляют по плутонию 45; по европию 15,7; по цеэию 4,2.

Таким образом. предлагаемый способ позволяет получать биосорбенты ионов радиоактивных элементов из биомасс продуцентов экзогидролаэ, являющихся отходами производств. Сорбционная способность биосорбентов, полученных по предлагаемому способу, значительно (в 360 раэ) превосходит сорбционную способность биосорбентов, полученных по прототипу. Преимущества предлагаемого способа состоят также в том, что для получения биосорбентов не используются химически агрессивные щелочные растворы, а отработанная смесь органических растворителей может быть регенерирована.

Данный способ апробирован в лаборатории исследования техники в микробиологических производствах ВНИИбиотехника.