[发明专利]一种生物吸附剂的制备方法及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物吸附法处理重金属废水领域，特别提供一种基于水生植物龙须眼子菜的生物吸附剂的制备方法，以及应用其吸附回收废水中重金属的方法。

背景技术

常见的重金属废水处理方法有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜法、生物处理技术等。这些方法中，化学沉淀法和氧化还原法等在消耗大量的化学药剂的同时还产生二次污染。而离子交换法和膜法等则面临处理成本过高及设备维护等问题。吸附法作为一种重要的物理化学方法在重金属废水处理中已有应用，它在净化废水的同时也可实现有价金属的回收利用。吸附分离技术的发展为工业界和环保领域提供了一个重要机会。近年来，国内外研究较多的吸附剂包括粉煤灰、分子筛、活性炭、工农业废料等等，但目前还难以同时实现吸附效率高而成本低廉，给产业化带来了不少困难。因此，开发廉价、高效的处理重金属废水的吸附剂很有必要。

龙须眼子菜是一种多年生沉水草本植物，具有良好的环境适应能力，广泛分布于世界各地，主要用作鱼类，家禽等的饲料原料。前期研究发现龙须眼子菜具备较好的吸附重金属的能力，但还存在吸附容量低，且出水色度高及有机物浓度高等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种制备简单，成本低廉，对重金属吸附能力强的生物吸附剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供应用上述生物吸附剂处理重金属废水并回收废水中重金属的方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：采集龙须眼子菜鲜样，晒干或烘干后，用水浸泡除去易溶性有机物，暴露吸附位点，然后用NaCl溶液在常温下化学改性使部分吸附位点负载钠离子，增强其离子交换能力，经NaCl溶液改性后，洗净、干燥制得生物吸附剂。

优选采用浓度为0.5～2mol/L的NaCl溶液进行改性处理。改性处理4～12h。

本发明的另一目的是通过下述方案实现的：

将所制得的生物吸附剂与各种重金属废水加入到搅拌反应器中，常温下搅拌使其充分混合，反应完成后经筛网过滤，滤液返回吸附或排放，吸附剂作焚烧处理，焚烧后的灰分作为生物精矿回收重金属。

本发明具体的应用过程为：将含各种重金属的废水加入到反应器中，调节pH值至3.5～6.0，加入所述的生物吸附剂，在常温条件下搅拌反应，依靠吸附剂上的吸附位点及其离子交换能力吸附重金属，以达到净化废水和回收重金属的目的。反应30~60min后经筛网过滤，滤液进入下一级反应器或排放(视其重金属残余浓度而定)，滤出的吸附剂焚烧后回收重金属。

生物吸附剂浓度优选为0.5～6g/L。吸附反应时间为30～60min。

本发明适于各种主要含Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺等的重金属废水。

工艺主体设备：带搅拌装置的反应槽。

本发明的优点与积极效果：

(一)成本低廉

所发明的生物吸附剂基于一种水生植物龙须眼子菜，该植物属眼子菜科多年生沉水草本，生命力强，生物量很大，在全球范围内广泛分布，可从河流湖泊中直接采集；改性剂为普通的NaCl溶液，可用工业氯化钠自行配制；吸附剂的制备过程在常温下即可完成。因此，生物吸附剂的制备成本十分低廉。

(二)吸附能力强

对初始浓度为100mg/L的Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺四种重金属废水，一次吸附后吸附率分别高达96.3％、97.0％、91.0％、99.5％，在高浓度下这四种重金属的最大吸附容量分别可达35.6mg/g、124.2mg/g、39.8mg/g、62.8mg/g，高于一般的生物吸附剂。此外，对于浓度高的重金属废水，经两次以上的吸附处理后最终可达到国家污水综合排放标准。

(三)普适性强

本发明所述生物吸附剂基于死体植物，相比其它的活体生物吸附剂而言，不需任何外加营养源，不存在重金属毒害作用，其适应范围较为广泛。

(四)变废为宝

重金属废水经一次或多次连续吸附净化后可回用，废水中的重金属富集到吸附剂上后，可通过焚烧以生物矿砂的形式加以回收。

(五)操作简单

对设备及操作均无特殊要求，只需普通的带搅拌装置的反应槽和进行简单的pH调节，每一轮的吸附反应只需30～60min即能完成。