[發(fā)明專利]一種泡沫狀微生物改性吸附劑的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710995493.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107720979A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于洪文;王娜娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): C02F3/34
• 分類號(hào): C02F3/34;B01J20/04;B01J20/22;C12N1/20;C12N1/14;C12R1/40;C12R1/645;C02F101/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 賈澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微生物改性吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，有色金屬工業(yè)日益發(fā)展使得重金屬污染日趨嚴(yán)重。據(jù)《2014-2018年中國(guó)鉛行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及投資前景展望分析報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已成為世界最大的精煉鉛生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。大量的鉛礦開(kāi)采、冶煉以及在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不可避免地將造成嚴(yán)重的水環(huán)境污染，同時(shí)加速不可再生資源的耗竭。而鉛是一種全身性毒物，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害，對(duì)兒童智力發(fā)育的影響甚至不可逆。為此，我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)規(guī)定工業(yè)污水中總鉛的最高排放濃度不得超過(guò)1.0mg/L，《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)則規(guī)定生活飲用水中鉛的檢出限值為0.01mg/L。

在處理含鉛廢水的眾多方法中，吸附法因其操作便捷、周期短及后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種充滿活力和具有應(yīng)用前景的有效途徑。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，吸附劑的特性關(guān)系到廢水處理的整體效果和經(jīng)濟(jì)成本，因此目前面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是設(shè)計(jì)并制備低成本、高效率、易分離回收、具有選擇性的環(huán)境友好型吸附劑，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

近年來(lái)，細(xì)菌、真菌、酵母菌等環(huán)境微生物由于具有環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性正被廣為研究并用于水體鉛污染的治理。Li et al.發(fā)現(xiàn)活體和滅活的惡臭假單胞菌對(duì)水體中Pb(Ⅱ)的吸附平衡時(shí)間分別為120min和30min，最大吸附能力分別為49.48mg/g(pH＝5，15℃)和42.23mg/g (pH＝5，15℃)；Tsekova et al.將未經(jīng)處理以及分別經(jīng)PVA和海藻酸鈣處理的黑曲霉用于對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附，發(fā)現(xiàn)30min即達(dá)吸附平衡，最大吸附能力分別為33.3(pH＝6.5，25℃)、 39.4(pH＝6.5，25℃)和46.8mg/g(pH＝6.5，25℃)；Yu et al.研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)胱氨酸改性的酵母菌對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附20min即可達(dá)到吸附平衡，飽和吸附能力為45.87mg/g(pH＝5-6，25℃)。可見(jiàn)，微生物吸附劑對(duì)鉛的去除有良好的效果。但是到目前為止，粉末狀的滅活生物體尺寸小、吸附能力有限、不易固液分離，易引起固定床等反應(yīng)器較高的液體壓降，無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此，發(fā)展一種簡(jiǎn)單、綠色的方法制備易于成型且吸附效率高的生物吸附劑是非常有意義的，具有十分廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有微生物作為吸附劑成型困難、吸附效率不理想以及沒(méi)有吸附選擇性的問(wèn)題，而提供了一種泡沫狀微生物改性吸附劑的制備方法及其應(yīng)用。

一種泡沫狀微生物改性吸附劑的制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：

將滅活后的微生物菌粉加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～20％的NaOH水溶液中，再向其中加入 CS₂，得到混合溶液，將混合溶液在室溫條件下連續(xù)攪拌10h～30h，反應(yīng)結(jié)束后離心過(guò)濾，收集的產(chǎn)物采用去離子水反復(fù)沖洗，直至洗至中性，在溫度為-60℃～-90℃的條件下凍結(jié)后再真空干燥，得到泡沫狀生物吸附材料；所述滅活后的微生物菌粉的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2％～20％的NaOH水溶液的體積比為1g:(40～80)mL；所述CS₂與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～20％的 NaOH水溶液的體積比為1:(20～40)。

一種泡沫狀微生物改性吸附劑用于去除水體中的Pb(Ⅱ)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)：1、一步法，工藝簡(jiǎn)單能耗低；2、經(jīng)濟(jì)，原材料來(lái)源廣泛、廉價(jià)易得、可再生，還能實(shí)現(xiàn)廢菌渣再用；3、規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)，易于固液分離，形狀尺寸可調(diào)控，利于實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用；4、吸附速率快，吸附能力高，具有良好的實(shí)際應(yīng)用潛力；5、對(duì)Pb(Ⅱ)的選擇性吸附能力強(qiáng)，有利于鉛的富集回收；6、具有一定普適性，可推廣到不同微生物的改性吸附應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例一得到的X-PI3的外觀形貌圖；

圖2為實(shí)施例一得到的X-PI3的掃描電鏡圖；

圖3為在室溫下X-PI3和X-TPb對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附能力隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線；其中1 為X-PI3、2為X-TPb；

圖4為在室溫下X-PI3和X-TPb對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附能力隨初始濃度變化的關(guān)系曲線；其中1為X-PI3、2為X-TPb；

圖5為不同初始濃度條件下共存重金屬離子對(duì)X-PI3吸附Pb(Ⅱ)能力影響的柱狀對(duì)比圖；其中a為Pb(Ⅱ)、b為Cd(Ⅱ)、c為Ni(Ⅱ)和d為Zn(Ⅱ)；