[發明專利]一種去除廢水中氟、重金屬的生物吸附劑及其制備和應用方法

有效

• 申請號: 201410751391.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104475039A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 楊衛春;王海鷹;唐瓊芝;柴立元;楊志輝;張理源
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;C02F1/58
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于微生物應用和廢水處理技術領域，涉及一種處理含氟重金屬廢水的生物吸附劑及其制備和應用方法。適用于有色金屬冶煉、鋁加工等工藝過程產生的含有氟離子和鉛、鋅、銅、鎘等重金屬廢水的處理。

背景技術

含氟礦石開采、有色金屬冶煉、電鍍、化工等行業產生的廢水中常含有氟離子和多種重金屬離子，造成嚴重的環境問題并威脅人體健康。

目前，含氟廢水處理常用的方法是化學沉淀法、混凝沉淀法、吸附法。化學沉淀法通過投加鈣鹽生成CaF₂沉淀而達到除氟目的，處理后的廢水中氟濃度一般只能降低到15-20mg/L，難以達到排放標準，且人為投加石灰，造成水中鈣及堿度升高，產生的污泥量大，污泥沉降緩慢，脫水困難等問題。混凝沉淀法除氟效果受攪拌條件、沉降時間等操作因素及水中SO₄^2-、Cl^-等陰離子濃度的影響較大，出水水質不夠穩定。重金屬廢水處理的方法主要有沉淀法、離子交換法、吸附法等。沉淀法因為生成大量沉淀物，而且后續處理會使廢水處理成本升高。離子交換法運行費用較高，再生液需要進一步處理。

吸附法是水處理中應用較廣泛的方法，具有吸附劑來源廣、可塑性強，操作簡單等優點。但是目前常用的吸附劑仍存在一些不足，如制備工藝復雜，成本較高，二次污染或吸附性能欠佳，如對氟離子的吸附量一般僅在3～30mg/L，很難同時去除廢水中的氟和重金屬。生物吸附劑具有效果好、投資小及運行費用低、易于管理和操作、不產生二次污染等優點，已經日益受到人們的關注。

發明內容

本發明的目的是提供一種可同時對氟離子和重金屬具有高效吸附性能的生物吸附劑及其制備和應用方法，該吸附劑制備過程簡單、成本低、對氟離子、重金屬離子的吸附容量高，物理化學性能穩定。應用方法簡單，時間短，使用方便。

本發明的目的是通過以下方式實現的。

.一種去除廢水中氟、重金屬的生物吸附劑的制備方法，在攪拌條件下，將絲狀菌體培養得到的菌液和硫酸鋁溶液混合，混合液中菌體濃度為5～10g/L,硫酸鋁的濃度為0.02～0.08mol/L，過濾，清洗，烘干即得生物吸附劑。

所述的絲狀菌體為保藏編號為CGMCC?No.5858的Aspergillus?sp.F-1。

上述混合過程調節pH為4.5～6，反應時間為1～72小時。

所述的去除廢水中氟、重金屬的生物吸附劑的制備方法，將絲狀菌體按10⁶-10⁷個/ml的接種量接種到液體培養基中，然后置于轉速為150-200轉每分鐘搖床上培養，培養過程控制溫度為35～37℃，培養時間為3～5天。

液體培養基配制：將富含糖、淀粉類農作物與水按質量比1:2～1:5置于1L的水中蒸煮20～40min，用紗布過濾得濾液，并加入硫酸鎂0.5g，磷酸二氫鈉1g，葡萄糖20g，再加蒸餾水定容至1L，在115℃滅菌鍋滅菌20分鐘，即得到液體培養基。

所述的富含糖、淀粉類農作物包括土豆、蓮藕、玉米、大豆、蠶豆或芋頭。

一種去除廢水中氟、重金屬的生物吸附劑，是由上述的方法制備得到的吸附劑。

所述的生物吸附劑的應用方法，用于去除廢水中包括氟、鉛、鋅、銅、鎘中的一種或幾種的離子。

具體是取所述的生物吸附劑加入到含氟的廢水中，吸附劑按照吸附劑質量與廢水體積比為0.5-1g.L^-1；廢水初始pH值為2.0-12.0，廢水中氟離子的初始濃度為3.0-200mg/L，室溫條件下振蕩反應5min-720min后，過濾。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供的生物吸附劑，制備過程工藝簡單，采用常規農作物為培養菌進行真菌培養，原料來源廣，且絲狀真菌可規模化培養，周期短，制備成本低，實驗操作條件溫和，無二次污染，是環境友好型吸附劑。

(2)本發明的生物吸附劑對氟離子的吸附性能高。對氟的吸附容量可達到98.2mg/g，高于現有的絕大部分吸附劑。

(3)本發明的生物吸附劑可同時高效快速去除廢水中的氟離子和鉛、鋅、銅、鎘等重金屬離子。

具體實施方式

以下以具體的實施例來說明本發明中涉及到的生物吸附劑的制備方法及其應用于去除廢水中氟、重金屬的方法，不會形成對本發明的限制。

實施例1