[發明專利]利用海洋微藻去除水體重金屬的方法

有效

• 申請號: 202011245451.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112707509B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 趙曉棟;韓瑞芳;榮虎松;樊偉杰;邱盛堯
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;C02F3/32;C02F101/20
• 代理公司: 北京國翰知識產權代理事務所(普通合伙) 11696
• 代理人: 葉帥東

本發明提供利用海洋微藻去除水體重金屬的方法，涉及環保技術領域，該方法包括：制備生物炭基微藻顆粒；再將生物炭基微藻顆粒加入到被重金屬污染的水體中進行吸附凈化。上述生物炭基微藻顆粒包括生物炭基體和微藻；上述微藻的藻種經預培養、馴化和預處理后，混合，再與生物炭形成固定化顆粒；上述微藻包括普通小球藻、蛋白核小球藻、橢圓小球藻和梅尼小環藻。本發明提供的方法將微藻和生物炭基體固化形成顆粒，通過提升微藻中藻體蛋白的表達豐度，增加了藻體分泌的藻體蛋白的濃度和數量，提高微藻對重金屬離子的吸附量和吸附效率，從而提高生物炭基微藻顆粒的吸附容量和使用壽命，達到高效去除重金屬、藻體回收容易的目的。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，具體涉及利用海洋微藻去除水體重金屬的方法。

背景技術

社會經濟的迅速發展，能源的巨大消耗，使采礦、鋼鐵冶金、機械加工等工業迅速崛起，造成了重金屬類物質的開采利用被不斷擴大化的局面，更多的安全隱患也隨之而來。工業排放的重金屬(比重大于5，且相對原子質量在63.5～200.6之間的金屬元素)污染廢水具有嚴重的危害性，并對環境和生命體健康造成持久性傷害。工業廢水中通常含Pb、Hg、Ni、Cr、Cd、As、Zn、Ti等重金屬元素。

作為生物生存不可或缺的物質，水成為重金屬污染最好的媒介。重金屬極難被降解，在生物體內不斷富集，被人體攝入后，會引發中樞神經系統、腎臟、肝臟損傷等各種疾病，因此去除或降低重金屬離子污染是當今社會面臨的主要問題之一。對此，我國對于各種含重金屬廢水均有明確的排放標準。然而，局限于當前的水處理技術等原因，仍舊有大量含重金屬廢水進入水體。此外，即使重金屬廢水達標排放，但鑒于其化學穩定性所造成的積累性污染也不容忽視。

對重金屬污染水體治理，傳統的方法主要有物理、化學和生物方法，包括沉淀法、螯合樹脂法、高分子捕集劑法、天然沸石吸附法、膜技術、活性炭吸附工藝、離子交換法等。然而，采用離子交換、膜過濾、化學沉淀、電解法、反滲透等傳統方法去除水體中重金屬離子均存在不足之處，離子交換法所用的離子交換樹脂耐熱性和循環再生性較差；膜過濾法存在后期維護成本過高的缺點；化學沉淀法在處理過程中會產生大量污泥造成二次污染；電解法耗電量大，成本過高，且不適用于處理低濃度的重金屬離子廢水；反滲透法耗能高，成本高。

研究發現，藻類對重金屬具有優越的吸附富集能力。在20世紀藻類就已經被應用于環境領域，相比于傳統物理、化學等方法，利用微藻進行重金屬修復具有以下優勢：(1)吸附作用快，滯留時間短，節約能耗；(2)微藻可利用光合作用來獲得碳源和能量，無需額外提供碳源來保證微藻的生長，成本低，不需要持續有機物供給；(3)回收的重金屬易于洗脫，運用簡單的化學試劑就能解吸再利用；(4)污水中含有豐富的氮和磷，為微藻繁殖提供了良好的無機營養，使其生長速度快，來源豐富；(5)環保，無廢棄物產生；(6)面容比大，吸附效率高；(7)在高重金屬濃度和低重金屬濃度下都有良好的去除效果。因而使用天然藻類作為生物吸附劑處理修復重金屬污染廢水，具有很好的應用價值和前景。

然而，很多微藻雖然有一定的重金屬金屬離子吸附能力，但是目前的天然微藻對重金屬離子的吸附效率有限，且很多微藻對重金屬離子的耐受力也不好，還存在機械性能低、化學穩定性差等缺點，這大大限制了微藻在實際中的應用。因此，需要研究新的能高效吸附重金屬離子的微藻，以及利用海洋微藻去除水體重金屬的方法。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種吸附容量高、使用壽命長、重金屬去除效率高、藻體回收容易的生物炭基微藻顆粒。

本發明為實現上述目的所采取的技術方案為：

一種生物炭基微藻顆粒，包括生物炭基體和微藻；

上述微藻的藻種經預培養、馴化和預處理后，混合，再與生物炭形成固定化顆粒；

上述馴化是在離子濃度不超過0.3mg/L的金屬離子混合溶液中進行的；

上述微藻包括普通小球藻、蛋白核小球藻、橢圓小球藻和梅尼小環藻。