[發明專利]生物吸附劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201510347274.2
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104959107B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 漆亞瑢;王欣;成家楊
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: B01J20/14
• 分類號: B01J20/14;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術領域

本發明屬于重金屬污染治理方法領域，具體地講，涉及一種生物吸附劑的制備方法，以及使用該生物吸附劑處理含鉛溶液的方法。

背景技術

我國重金屬污染問題嚴重，亟需高性能、低成本的重金屬離子(Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Ag⁺等)吸附材料；然而，目前一些常見的無機吸附材料的吸附容量都較低，如表1所示。

表1 常見無機吸附材料對Pb²⁺的吸附性能對比

海洋硅藻藻殼提取自海洋硅藻，藻殼表面具有大量的納微米級的微孔結構，比表面積大，十分利于重金屬離子的吸附；同時，海洋硅藻具有生長速度快、生長周期短、生物質含量高等特點，對培養條件的耐受范圍也較廣。人們希望利用海洋資源獲得一種性能優異的生物吸附劑，處理重金屬離子的污染問題。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種生物吸附劑的制備方法，及利用該生物吸附劑處理含鉛溶液中鉛離子的方法，可實現其在混合重金屬離子(Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Ag⁺等)廢水中對鉛離子的高效選擇性吸附。

為了達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種生物吸附劑的制備方法，包括步驟：A、在海水培養基中引入硅藻源，環境溫度下曝氣培養至穩定生長期，獲得硅藻液；B、對所述硅藻液體進行離心處理，獲得硅藻濃縮液；C、干燥所述硅藻濃縮液，獲得硅藻干粉；D、所述硅藻干粉經酸洗、干燥、焙燒得到硅藻藻殼。

進一步地，在所述步驟D中，所述酸洗的試劑為鹽酸溶液，所述鹽酸溶液的質量濃度不低于2％，酸洗時間至少為0.5h；所述焙燒的溫度不低于600℃，焙燒時間至少為0.5h。

進一步地，所述海水培養基為在天然海水中加入人工海水營養劑。

進一步地，所述硅藻源為單離的硅藻綱藻種；或在海水培養基中環境溫度下曝氣培養至穩定生長期獲得的混和硅藻藻種。

進一步地，所述硅藻選自牟氏角毛藻、新月菱形藻、海鏈藻、繭形藻中的任意一種。

本發明的另一目的還在于提供一種利用上述生物吸附劑處理鉛離子的方法，包括步驟：將硅藻藻殼加入至含鉛離子溶液中，室溫下振蕩4h以上，使所述硅藻藻殼吸附鉛離子達到平衡，獲得鉛離子-硅藻藻殼；其中，所述含鉛離子溶液的pH為3～6。

進一步地，在所述含鉛離子溶液中，鉛離子的濃度為40ppm～350ppm。

進一步地，所述硅藻藻殼與所述含鉛離子溶液的固液比為1g/L～10g/L。

進一步地，還包括解吸附步驟：將所述鉛離子-硅藻藻殼離心分離后干燥，獲得鉛離子-硅藻藻殼干粉；將所述鉛離子-硅藻藻殼干粉加入至0.1mol/L鹽酸溶液中，室溫下振蕩0.5h～24h；其中，所述鉛離子-硅藻藻殼干粉與鹽酸的固液比為1g/L～5g/L。

本發明所使用的硅藻作為海洋主要的初級生產力，具有資源豐富、分布廣泛的特點，是近海的優勢類群；該硅藻具有生長速度快、生長周期短、生物質含量高等特點，對培養條件的耐受范圍也較廣。以硅藻經過干粉制備、酸洗后得到的硅藻藻殼作為一種生物吸附劑，其具有大量的微孔結構、以及較大的比表面積等特性，重要的是硅藻藻殼實現了對重金屬離子Pb²⁺的選擇性吸附，同時該吸附過程還具有吸附容量大、去除率高、吸附性能遠遠優于常見的其他生物吸附劑；另外，根據本發明的處理鉛離子的方法還可避免后續重金屬離子Pb²⁺在回收利用過程中因其他重金屬離子共存所引起的回收利用工序復雜的問題，從而實現直接高效的回收利用。

具體實施方式

以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，并且本發明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。

實施例1

根據本發明的一種生物吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：在海水培養基中引入硅藻源，環境溫度下曝氣培養至穩定生長期獲得硅藻液。