[發明專利]改性黃孢原毛平革菌吸附劑及其制備和應用

無效

• 申請號: 201010132148.2
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101816920A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 陳桂秋;張文娟;曾光明;王亮;陳云;范佳琦;鄒正軍;陳安偉
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C02F101/22
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種改性生物質吸附劑及其制備和應用，尤其涉及一種吸附重金屬離子的改 性生物質吸附劑及其制備和應用。

背景技術

鉻化合物在金屬合金制造、鞣革、電鍍、木材防腐和電子等行業中廣泛應用，導致大量 含有Cr(VI)廢水排放入環境中。由于Cr(VI)具有強氧化性和易于滲透生物膜，對人和動物的 健康以及植物生長具有嚴重危害，故受到環境化學研究者們的普遍關注。

目前，處理含鉻廢水主要是物理化學法，例如吸附法，離子交換法，化學沉淀法，但這 些方法存在二次污染嚴重、成本高等不足。近年來，人們開始研究采用新方法來處理含鉻廢 水，利用硫酸鹽還原菌(SRB)處理含鉻廢水即是當前研究的熱點之一。目前SRB處理含鉻廢 水的工藝研究僅限于純種微生物法，盡管這種方法在實驗室和中試條件下取得了良好的效果， 但純種法存在著操作條件苛刻，菌種流失大等問題，亟待改進。

國內外研究者致力于研究與開發高效環保型的重金屬廢水處理技術和工藝。生物吸附技 術是環境領域今年來迅速發展起來的處理重金屬廢水的新技術，它以各種生物體吸附廢水中 的重金屬離子。微生物細胞壁化學功能團(氨基、羥基、磷酸基等)與所吸附的重金屬離子 形成離子或共價鍵來達到吸附金屬離子的目的，具有吸附容量大、選擇性強、效率高等優點。 然而，對于活性生物體(如微生物)，由于其作用時間長、反應效率低，使其應用受到很大的 限制。因此，改性技術的綜合運用開始受到本領域技術人員的關注。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種用量少、單位吸附容量大、 操作方便、且能將毒性大的Cr(VI)部分轉化為毒性低的Cr(III)的改性黃孢原毛平革菌 (P.chrysosporium)吸附劑，還相應提供一種該改性黃孢原毛平革菌吸附劑的制備方法及應 用方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種改性黃孢原毛平革菌吸附劑的制備 方法，包括以下步驟：首先將黃孢原毛平革菌、氮苯、三氯甲烷和4-溴丁酰氯混合，混合比 例為每克黃孢原毛平革菌分別配制0.25～0.5ml、9～10ml、0.5～1.0ml的氮苯、三氯甲烷和4- 溴丁酰氯，將混合后得到的混合液密封，常溫下(一般為25℃左右)振蕩12～15h，過濾， 然后用三氯甲烷沖洗黃孢原毛平革菌，以洗去未反應的4-溴丁酰氯，洗凈后將該黃孢原毛平 革菌浸入到一改性液中，此改性液是聚乙烯亞胺、KOH和叔戊醇的混合物，該混合物的混合 比例按每克黃孢原毛平革菌(是以初始加入的黃孢原毛平革菌質量計)配1～2g聚乙烯亞胺、 0.01～0.02g的KOH和9～10ml的叔戊醇計量；再將浸有所述黃孢原毛平革菌的改性液在 70℃～75℃溫度下振蕩20～24h，清洗、凍干后制得改性黃孢原毛平革菌吸附劑。

上述技術方案正是利用了改性技術的原理，具體來說是利用接枝技術制造出改性材料后 再來處理生物材料，其目的在于增加生物材料表面的有效功能團的數量使其與更多的重金屬 離子結合，從而提高生物材料的吸附能力。

上述的制備方法中，所述聚乙烯亞胺的重均分子量優選為10000～25000。該分子量的聚 乙烯亞胺制得的吸附劑的吸附效果較好。

本發明還提供一種上述制備方法制得的改性黃孢原毛平革菌吸附劑。

經過我們多年的研究和實驗，各種各樣的功能基團(包括羧基、羥基、硫酸基、磷酸基、 氨基化合物和氨基等)對重金屬的吸附都非常重要。這些功能基團當中，胺類基團在去除重 金屬方面效果更為顯著，它們不僅與金屬陽離子有螯合作用，也能通過靜電作用或氫鍵吸附 金屬負離子。上述本發明的技術方案采用由分子中大量主要的和次要的胺類基團組成的聚乙 烯酰胺作為改性劑，當這些胺類基團被吸附或橫跨在吸附劑表面時，對重金屬的吸附能力明 顯增強。

作為一個總的技術構思，本發明還提供一種上述的改性黃孢原毛平革菌吸附劑在凈化處 理含六價鉻的重金屬廢水中的應用。

上述應用的具體操作方法可以為，將所述的改性黃孢原毛平革菌吸附劑添加到六價鉻初 始濃度為300mg/L以下的含鉻廢水中，每升含鉻廢水中所述改性黃孢原毛平革菌吸附劑的添 加量為0.05～0.1g，調節pH值至2.9～3.3，常溫下振蕩處理3h以上，完成對廢水中鉻的凈化 處理。