[發(fā)明專利]去除水體中重金屬離子的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410158294.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN103910437A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐衛(wèi)華;簡(jiǎn)浩;劉云國(guó);王達(dá)菲;顧巖嶺;譚小飛;段國(guó)鳳;謝浩;杜偉雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/34
• 分類號(hào): C02F3/34;C02F101/20;C02F101/22
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域，具體涉及到一種去除水體中重金屬離子的方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展和人類活動(dòng)的影響，重金屬污染的形勢(shì)變得日益嚴(yán)峻。重金屬污染主要來源于冶金、制革、電鍍、機(jī)器制造及有機(jī)合成等工業(yè)排放的含重金屬?gòu)U水。工業(yè)廢水中的重金屬主要有鉛、鋅、鉻、鎘、銅、汞、鎳、鈷、錳、釩、鉬、鈦、銻、鉍等，尤其是鉛、鋅、鉻、鎘、銅的毒性更大，它們可以通過大氣、水、食物造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，并可經(jīng)過呼吸道、消化道和皮膚等途徑為人體攝取和積累。比如鉻污染，鉻的常見價(jià)態(tài)有三價(jià)和六價(jià)。研究表明，三價(jià)鉻(Cr³⁺)是人體必須的微量元素，六價(jià)鉻(Cr⁶⁺)具有強(qiáng)烈的毒性，能損傷人體和動(dòng)物的DNA，并易被人體吸收而在體內(nèi)蓄積，是已確認(rèn)的致癌物之一。由于鉻對(duì)動(dòng)植物和人體健康產(chǎn)生極大影響，已被列入中國(guó)水環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，并在我國(guó)實(shí)施優(yōu)先監(jiān)測(cè)和管理。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)重金屬?gòu)U水的處理方法主要有：化學(xué)還原法、電解法、膜分離法、吸附法、離子交換法、生物法等。其中吸附法工藝簡(jiǎn)單、成本較低，尤其適合于低濃度含重金屬離子比如鉻廢水的處理。木炭具有很強(qiáng)的吸附能力，原料來源廣、燒制方便簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少等特點(diǎn)，是理想的吸附材料。但是木炭用于水處理時(shí)，其吸附容量受到許多因素的影響，除外界條件外，主要與木炭的比表面積有關(guān)，木炭粒度減小，比表面積增大，微孔數(shù)量增多，吸附能力自然隨之增強(qiáng)，但是粒度越小，越容易從反應(yīng)器中流失并隨著待處理液被排出，難以通過固液分離方式回收并反復(fù)使用。

環(huán)境微生物修復(fù)技術(shù)作為一種新型技術(shù)在水體修復(fù)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。在重金屬污染廢水處理中，微生物細(xì)胞壁表面的官能團(tuán)參與對(duì)重金屬的吸附，具有單位比表面積大，再生性能強(qiáng)、效率高、操作簡(jiǎn)單、能耗低和經(jīng)濟(jì)可行等優(yōu)點(diǎn)。例如，簡(jiǎn)青霉能有效地從水溶液中富集和吸附重金屬離子，是一種公認(rèn)的高效生物吸附劑。為了結(jié)合木炭吸附與微生物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)，克服易流失、難分離的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外通常采用包埋、交聯(lián)固定化方法，但固定化操作通常不可缺少載體、包埋劑、交聯(lián)劑，而且固定化步驟復(fù)雜，需要消耗大量化學(xué)試劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低，環(huán)保且易分離的去除水體中重金屬離子的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種去除水體中重金屬離子的方法，包括如下步驟：將簡(jiǎn)青霉孢子和重金屬離子溶液混合，得到混合溶液，然后在混合溶液中添加木炭粉，進(jìn)行培養(yǎng)、分離步驟，完成對(duì)水體中重金屬離子的吸附。

在簡(jiǎn)青霉孢子和重金屬離子溶液混合前，先將簡(jiǎn)青霉孢子制成孢子懸浮液，然后加入到液體培養(yǎng)基中。優(yōu)選地，孢子懸浮液中簡(jiǎn)青霉孢子的濃度為2.0×10⁶個(gè)/mL。

前述的混合溶液中重金屬離子的濃度為10～50mg/L。

前述木炭粉為過100目篩的木炭粉。

前述木炭粉的添加量為1～3g/L，優(yōu)選為2g/L。

前述培養(yǎng)步驟為振蕩培養(yǎng)，溫度為25～30℃，轉(zhuǎn)速為110～150r/min。

前述分離步驟為過濾。

本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：針對(duì)小粒徑木炭難以簡(jiǎn)易固定的技術(shù)難題，采用環(huán)境微生物修復(fù)技術(shù)與木炭吸附技術(shù)有效結(jié)合的方法對(duì)重金屬離子污染水體進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的載體結(jié)合固定化方法是以微生物為被固定化對(duì)象，硅膠、活性炭、木屑等為固定化載體，本發(fā)明交換固定對(duì)象和固定載體，利用簡(jiǎn)青霉菌絲為載體固定木炭粉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)木炭和簡(jiǎn)青霉對(duì)水中六價(jià)鉻(Cr⁶⁺)的還原吸附作用和對(duì)鎘（Cd²⁺）、鉛（Pb²⁺）、銅（Cu²⁺）等重金屬離子的吸附作用，使吸附重金屬離子后的木炭易于分離，充分利用木炭的吸附性能。簡(jiǎn)青霉的穩(wěn)定性強(qiáng)，在待處理廢水中給其創(chuàng)造相對(duì)較好的生長(zhǎng)環(huán)境，能使其大量繁殖延伸菌絲，充分抓取溶液中的粉末狀木炭，將木炭粉均勻包裹纏繞成球狀，并沉于液體底部實(shí)現(xiàn)固液分層，簡(jiǎn)單過濾即可輕松實(shí)現(xiàn)吸附劑從液體中的分離。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的去除水體中重金屬離子的方法，操作條件簡(jiǎn)單且容易實(shí)施，成本較低，去除率較高，重金屬初始濃度在25mg/L以下時(shí)，六價(jià)鉻(Cr⁶⁺)、鎘（Cd²⁺）、鉛（Pb²⁺）和銅（Cu²⁺）的去除率均能達(dá)到100%；同時(shí)木炭粉沉于液體的底部，簡(jiǎn)單過濾便可實(shí)現(xiàn)吸附劑從液體中分離，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。