[发明专利]一种生物吸附剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域

技术背景

重金属离子是工业废水中有毒的污染物之一，这些金属离子通过食物链的不断传输、累积会对环境和人类的健康造成极大的危害。传统的去除废水中重金属离子的方法有：沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电化学法、膜分离技术、蒸发和凝固法、溶液萃取法，反渗透和电渗析法等。而这些方法在处理低浓度重金属废水时都存在一定的缺陷性，比如选择性差、成本高、能耗大、产生二次污染。生物吸附法处理含重金属废水由于其优越的特性近年来成为各国科研工作者研究的热点。如中国专利(公开号：CN 1148999A)公开了一种从生物量制备的重金属生物吸附剂，它是从来源于工业发酵和生物处理植物的曲霉属、青霉属、木霉属或小球菌属的微生物量制备的。中国专利(公开号：CN 1079083C)公开治理电镀废水的复合功能菌、其培养方法及其使用方法，该方法利用脱硫杆菌CB1.168、脱硫弧菌CB1.268、阴沟肠杆菌CB1.129、脱硫肠杆菌CB1.139和芽孢杆菌CB1.149等复合菌进行合理的组合，治理电镀废水取得满意的效果。

我们首次报道了吉氏芽孢杆菌(Bacillus gibsonii)和克劳氏芽孢杆菌(Bacillus·clausii)利用甜菜渣固态发酵生产碱性果胶酶。生产过程会产生大量的废弃菌体和残渣。我们研究发现这些废弃菌体和残渣能够有效的去除废水中的重金属离子，将这些发酵废弃物制备成生物吸附剂不仅可以降低废水中重金属离子去除的成本，而且可以有效的利用废弃物。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效去除水体中重金属离子的生物吸附剂，并提供一种利用碱性果胶酶生产过程产生的剩余菌体和残渣为原料来生产该生物吸附剂的方法及其去除废水中重金属离子的方法。

本发明所述的生物吸附剂制备及去除废水中金属离子方法如下：

1、发酵废弃生物质干燥和粉碎：固态发酵碱性果胶酶过程中剩余的菌体和残渣于80℃烘干，进行粉碎处理，过60目筛子后备用。

2、发酵废弃生物质处理：把预处理过的发酵废弃物在浓度为0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡30min后，离心脱水，再用去离子水漂洗3次，离心脱水，沉淀物于80℃烘干，进行粉碎处理，过40目筛子后即制成吸附剂备用。

3、根据废水中金属种类、含量的不同，向废水中加入不同量的吸附剂，至金属离子浓度与吸附剂浓度之比为(1∶1.5)～(1∶20)，金属离子浓度为mg/L，吸附剂浓度为mg干重/L，吸附的温度10～50℃，pH1.5～8.0，作用滞留时间0.5-2.0小时。对废水中的Pb²⁺、Zn²⁺、等重金属的去除率在98％以上。

由本发明技术方案制备的生物吸附剂能够去除废水中的金属离子，而且效率高，成本低。同时为高效利用废弃生物质提供了有效的处理方法。以下通过具体实施例详细说明本发明的实施，目的在于帮助读者更好地理解本发明的精神实质，但不作为对本发明实施范围的限定。

实施例1：pH和温度对吸附Pb²⁺的影响

将200mL含Pb²⁺浓度为600mg/L的溶液装入三角瓶中，将溶液的pH值调为4.0。然后加入1g由吉氏芽孢杆菌发酵剩余物制备的吸附剂，将作用液置于30℃恒温摇床装置中，调节振荡频率为120rpm，通过振荡使吸附剂和Pb²⁺相互作用，作用50min。然后6000rpm离心5min，利用原子吸收法测得上清液中Pb²⁺浓度，根据式中n＝(C₀-C_e)/C₀×100％及·q＝(C₀-C_e)V/M计算吸附率n和吸附量q。C₀为水溶液中金属离子的初始浓度(mg/L)；C_e为水溶液中金属离子的平衡浓度(mg/L)；V为溶液体积(L)；M为吸附剂重量(g)。计算获得此吸附剂对Pb²⁺的吸附率达到99.7％，吸附量为119.6mg/g。

Pb²⁺浓度为600mg/L，温度30℃，作用50min的条件下，改变pH值，测定pH对Pb²⁺吸附率及吸附量的影响，结果如下：