Способ очистки водного раствора, содержащего соль никеля, от ионов никеля.

Авторы патента:

C12N1/20 - бактерии; питательные среды для них

C02F3/34 - отличающаяся используемыми микроорганизмами

Владельцы патента RU 2521653:

Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятский государственный гуманитарный университет" (ФГБОУ ВПО ВятГГУ) (RU)

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ очистки водного раствора, содержащего соль никеля, от ионов никеля. Способ предусматривает контактирование водного раствора, содержащего 20 мг Ni²⁺/л, с 0,2 г суспензии гомогенизированной культуры на 1 л раствора. Суспензия содержит следующий состав доминирующих видов цианобактерий: Phormidium ambiguum (Jom.), Phormidium boryanum (Kutz.), Leptolyngbya foveolarum (Rabenhor stex Gom), Plectonema boryanum (Gom.f.boryanum). Контактирование проводят в течение от 1 до 3 часов. Изобретение обеспечивает очистку водного раствора от ионов никеля двухвалентного до концентраций, близких к ПДК и ниже (ПДК = 0,1 мг/л). 4 пр.

Предлагаемая разработка относится к области микробиологии и может быть использована в биотехнологии и охране окружающей среды, в частности в процессах устранения последствий спонтанных и систематически возникающих загрязнений водных объектов ионами никеля в концентрациях до 20 мг/дм³, а также при доочистке сточных вод, бытовых стоков, содержащих указанный металл.

Биосорбент представляет собой гомогенизированную культуру комплекса безгетороцистных цианобактерий с доминированием цианобактерий (ЦБ) видов рода Phormidium. Предлагаемая разработка позволяет расширить спектр известных биосорбентов.

Для очистки сточных вод от никеля применяют реагентные, электрохимические, ионообменные и некоторые другие физико-химические способы, преимущественно реагентные, осуществляемые на установках непрерывного и периодического действия и основанные на химическом окислении, восстановлении и осаждении растворенных веществ [5]. Но, несмотря на существующее разнообразие физико-химических методов, они не всегда отвечают требованиям экологической безопасности и экономической эффективности. Очень часто после очистки остается достаточно большое количество тяжелых металлов в растворе. Например, при электродиализной очистке снижение происходит на 75% [1], остаточная концентрация никеля после обработки диметилглиоксимом составляет 0,3 мг/л [2]. Известен способ очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов, в частности от ионов меди, путем сорбции на древесных опилках, обработанных 4-метил-8-оксо-5-азадекадиен-3,9-ОН-2 при массовом соотношении опилки - реагент 1:0,05÷0,1 [3]. Однако такой способ модифицирования опилок является неэкономичным, так как подразумевает применение дорогостоящего реагента в количестве 5-10% от массы сорбента, а также приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой разработке, то есть прототипом, является способ извлечения ионов никеля из водных растворов путем контактирования их с сорбентами на микробиологической основе, содержащей компоненты активного ила [4].

Недостатками прототипа являются:

- невысокая эффективность способа очистки (до 84%);

- непредсказуемое влияние применения такого способа очистки на экологическое состояние водного объекта, который очищают активным илом.

Задачей изобретения является создание способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, позволяющего:

- очищать растворы и снижать степень токсичности среды, не уменьшать степень пригодности для живых организмов, руководствуясь тем, что биологические способы не вызывают вторичного загрязнения остатками вносимых в воду реагентов;

- повысить степень извлечения до концентраций, не превышающих ПДК.

Предлагаемый способ включает контактирование водных растворов солей металла с суспензией гомогенизированной культуры от 1 до 3 часов в соотношении 0,2 г биомассы на литр раствора. При этом из индивидуальных растворов с концентрацией 20 мг Ni ²⁺/дм³ степень очистки составляет 99,4-99,9%, что соответствует снижению концентрации никеля до уровня ПДК (0,1 мг/дм³) и менее. Уже в первые минуты после контакта концентрация металла снижается на 98,5%. Из растворов, содержащих смесь с ионами меди (II), за промежуток времени, равный 1-3 часам, концентрация никеля снижается на 98,8%. При проведении очистки воды от ионов никеля нет необходимости в постоянном встряхивании, достаточно перемешать культуру ЦБ в растворе, содержащем ионы никеля, 1-2 раза в течение времени контакта (от 1 до 3 часов). Установлено, что для получения культуры микроорганизмов, способной к биосорбции, необходимо выращивать матричный материал в течение 0,5-2 месяцев на среде Громова №6 с азотом, гомогенизировать полученную массу до однородной суспензии, состоящей из отдельных нитей ЦБ 1-5 минут при 9000 об./мин. До применения суспензия цианобактерий может храниться в холодильнике не менее двух месяцев и применяться без повторной гомогенизации.

Достижение необходимого положительного результата стало возможным при следующем составе доминирующих видов:

Phormidium ambiguum (Jom.), Phormidium boryanum (Kutz.), Leptolyngbya foveolarum (Rabenhor stex Gom), Plectonema boryanum (Gom. f. boryanum).

Достижение положительного эффекта поясняется следующими примерами:

Пример 1.

В раствор объемом 99 мл, содержащий 20 мг/дм³ ионов никеля (в качестве соли никеля брали NiSO₄•7H₂O), помещали 1 мл суспензии клеток микроорганизмов, с биомассой 0,02 г. Перемешали, через час определили остаточное содержание ионов никеля, остаточная концентрация составила 0,13±0,02 мг/дм³.

Пример 2.

В раствор объемом 99 мл, содержащий 20 мг/дм³ ионов никеля (в качестве соли никеля брали NiSO₄•7H₂O), помещали 1 мл суспензии клеток микроорганизмов, с биомассой 0,02 г. Перемешали, через три часа определили остаточное содержание ионов никеля, остаточная концентрация составила 0,04±0,01 мг/дм³.

Пример 3.

В раствор объемом 99 мл, содержащий 20 мг/дм³ ионов никеля (в качестве соли никеля брали NiSO₄•7H₂O), помещали 1 мл суспензии клеток микроорганизмов, с биомассой 0,02 г. Перемешали, сразу после перемешивания определили остаточное содержание ионов никеля, остаточная концентрация составила 0,31±0,05 мг/дм³.

Пример 4.

В раствор объемом 99 мл, содержащий 20 мг/дм³ ионов никеля и 20 мг/дм³ меди (в качестве соли никеля брали NiSO₄•7H₂O, медь брали в виде соли CuSO₄•5H₂O) помещали 1 мл суспензии клеток микроорганизмов, с биомассой 0,02 г. Перемешали, через час определили остаточное содержание ионов никеля, остаточная концентрация составила 0,23±0,07 мг/дм³.

Комплекс выделенных микроорганизмов не влияет отрицательно на экологическое состояние показателей объекта, поэтому их можно использовать и в природных объектах. Более того, указанный цианобактериальный комплекс является источником многих ростостимулирующих веществ для растений. После использования биосорбента для очистки растворов от никеля его можно использовать в качестве удобрения. Используемый в качестве сорбента цианобактериальный комплекс обладает способностью к самовосстановлению с сохранением структуры и видового состава компонентов при культивировании на питательной среде Громова №6 с азотом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пучкова Л.Н. Мониторинг сточных вод, содержащих сульфиды, хром и никель, и разработка методов их очистки. Автореф. … канд. техн. наук. Уфа, 2006.

2. Патент №2010012 (13) C1, МКИ С02F, «Способ очистки сточных вод от никеля», автор(ы): Бушковский А.Л.; Кармадонов, Л.Н.; Бордунов В.В.

3. А.с. СССР №1819669, МКИ⁵ В01J 20/22. Бюл. №21. «Способ получения сорбента для очистки сточных вод от меди», авт. Тимофеева С.С., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р.

4. Жуйкова Л.И. Обработка сточных вод путем использования биополимеров активного ила.: Автореф.… канд. техн. наук. Щелково, 2007, 29 с., прототип.

5. Хрулева Ж.В., Куценко С.А. Очистка сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов. Материалы научно-технической Интернет-конференции: «Промышленная экология», 2010, адрес Интернет-ресурса:

ttp://ecology.ostu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=44%3A---&catid=23%3A-&Itemid=33.

Способ очистки водного раствора, содержащего соль никеля, от ионов никеля, характеризующийся тем, что проводят контактирование водного раствора, содержащего 20 мг Ni²⁺/л, с 0,2 г суспензии гомогенизированной культуры на 1 л раствора, содержащей следующий состав доминирующих видов цианобактерий: Phormidium ambiguum (Jom.), Phormidium boryanum (Kutz.), Leptolyngbya foveolarum (Rabenhor stex Gom), Plectonema boryanum (Gom.f.boryanum), в течение от 1 до 3 часов.

Изобретение относится к области ветеринарной микробиологии и биотехнологии. Штамм Moraxella bovoculi обладает антигенными, вирулентными свойствами и иммуногенной активностью.

Применение штамма bifidobacterium lactis cncm i-3446 у детей рожденных, путем кесарева сечения (варианты) и пробиотическая композиция, содержащая указанный штамм (варианты) // 2521500

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Штамм Bifidobacterium lactis CNCM I-3446 применяют в производстве пробиотической композиции для стимуляции развития начальной бифидогенной кишечной микробиоты у детей, рожденных путем кесарева сечения.

Штамм бактерий rhodococcus aetherivorans bkm ac-2610d - продуцент нитрилгидратазы, способ его культивирования и способ получения акриламида // 2520870

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложен штамм бактерий Rhodococcus aetherivorans ВКМ Ac-2610D.

Фармацевтическая композиция для лечения и профилактики бактериальной инфекции // 2520346

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано при производстве медико-биологических препаратов. Фармацевтическая композиция содержит бактериофаги, полученные путем культивирования на питательной среде, содержащей глюкозу, натрий хлористый, натрий двузамещенный фосфорнокислый, дрожжевой автолизат жидкий и очищенную воду в заданном соотношении, и высушенные с наполнителем без лиофилизации, в виде таблеток с желудочно-резистентным покрытием.

Штамм бактерий salmonella enteritidis var.issatschenko 32/3 в качестве средства для получения биологической приманки против мышевидных грызунов // 2520161

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологическим средствам борьбы с вредными мышевидными грызунами. Штамм бактерий Salmonella enteritidis var.

Штамм бактерий aeromonas bestiarum - продуцент щелочной рибонуклеазы, обладающий противовирусной активностью // 2520086

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии. Предложен штамм бактерий Aeromonas bestiarum - продуцент щелочной рибонуклеазы, обладающий противовирусной активностью и депонированный в коллекции бактерий, бактериофагов и грибов Федерального бюджетного учреждения науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» под регистрационным номером B-1270.

Полностью сбалансированный по питательной ценности препарат для младенцев, пробиотическая смесь для детей и способ снижения или предупреждения воспаления у младенца или ребенка. // 2520085

Изобретение относится к препарату для младенцев для снижения или предупреждения воспаления у младенца. Препарат для младенцев включает источник белка, обеспечивающий от 1 до 5 г белка на 100 ккал препарата, источник жира или липидов, обеспечивающий от 3 до 7 г жира или липидов на 100 ккал препарата, источник углеводов, обеспечивающий от 8 до 12 г углеводов на 100 ккал препарата, источник длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, включающий докозагексановую кислоту.

Способ учета нефтеокисляющих бактерий в морской воде // 2520084

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано при мониторинговых эколого-микробиологических исследованиях контроля качества морской воды для определения численности нефтеокисляющих микроорганизмов.

Способ определения чувствительности микроорганизмов рода salmonella к антибактериальным препаратам // 2518372

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии. Инкубируют проверяемый вид микроорганизмов рода Salmonella, взятый в конечной концентрации около 1000 клеток/мл, с исследуемым антибактериальным препаратом в известной, ранее установленной для каждого антибактериального препарата концентрации, оптимальной для воздействия на заданный вид микроорганизмов.

Штамм rhodococcus sp.-деструктор нефтяных углеводородов // 2518349

Изобретение относится к микробиологии. Штамм Rhodococcus sp.

Способ биологической очистки // 2520561

Изобретение относится к способу биологической очистки, включающему подачу рассматриваемой воды, содержащей компонент с химической потребностью в кислороде, где компонент с химической потребностью в кислороде представляет собой, по меньшей мере, одно из таких веществ, как фенол и тиоцианат, в резервуар для биологической очистки с илом, содержащим бактерии, способные разлагать компонент с химической потребностью в кислороде для ее биологической очистки от компонента с химической потребностью в кислороде посредством бактерий.

Способ учета нефтеокисляющих бактерий в морской воде // 2520084

Штамм rhodococcus sp.-деструктор нефтяных углеводородов // 2518349

Изобретение относится к микробиологии. Штамм Rhodococcus sp.

Препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений и способ его получения // 2516412

Группа изобретений относится к области биохимии, экологии, охране окружающей среды. Предложен препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, содержащий микроорганизмы - деструкторы нефти, сорбент, криопротектор - глицерин, микроудобрения - азотнокислый натрий 0,5% и фосфорнокислый калий 0,5%.

Штамм бактерий bacillus vallismortis - деструктор нефти и нефтепродуктов // 2513702

Изобретение относится к области микробиологии. Предложен штамм бактерий Bacillus vallismortis ВКПМ В-11017 - деструктор нефти и нефтепродуктов.

Способ очистки мерзлотных почв и водной среды спорообразующими бактериями bacillus atrophaeus вкпм в-10592 // 2513699

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для очистки мерзлотных почв и водной среды от нефти и нефтепродуктов. Выращивают штамм бактерий Bacillus atrophaeus ВКПМ В-10592 и готовят из него суспензию, которую вносят в мерзлотную почву и водную среду.

Способ биосорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов с помощью дрожжей saccharomyces cerevisiae // 2509734

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при биологической очистке сточных вод гальванических цехов от солей тяжелых металлов. Способ предусматривает внесение в сточную воду биомассы дрожжей в виде отходов пивоваренных производств, содержащих ассоциацию дрожжей различных штаммов Saccharomyces cerevisiae с жизнеспособностью 90-95% в заданном количестве.

Препарат для очистки почвы от нефти и нефтепродуктов // 2501852

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для очистки загрязненных нефтью почв. Препарат, содержащий биодеструктор нефтяного загрязнения, представляет собой фугат культуральной жидкости микробной массы консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов, иммобилизованных на торфоносителе.

Способ очистки водного раствора, содержащего соль меди, от ионов меди // 2501745

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ очистки водного раствора, содержащего соль меди, от ионов меди.

Способ биологической очистки хозяйственно-фекальных сточных вод с резко изменяющимися во времени расходами и составами // 2497762

Изобретение относится к способам биологической очистки хозяйственно-фекальных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве при очистке городских и промышленных сточных вод.

Способ очистки мерзлотной почвы и водной среды от нефти и нефтепродуктов штаммом бактерий exguobacterium mexicanum // 2521654

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при очистке мерзлотных почв и водной среды от нефти и нефтепродуктов. Выращивают штамм бактерий Exguobacterium mexicanum ВКПМ В-11011 и готовят из него суспензию, которую вносят в мерзлотную почву и водную среду. Выдерживают при заданных параметрах от 7 до 60 суток и определяют количественное содержание нефти и нефтепродуктов в исследуемой почве и водной среде. Изобретение позволяет сократить сроки денатурации нефти и нефтепродуктов и снизить концентрацию нефти и нефтепродуктов в почве и водной среде. 3 табл., 4 пр.