[发明专利]利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附重金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含重金属离子污水的处理方法，尤其涉及一种利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附净化重金属的方法，属于水质净化及环境保护领域。

背景技术

随着我国工农业的迅速发展，含重金属离子废水的排放量呈逐年增加趋势，一方面各类废水中重金属含量在不断增高，同时重金属种类也变得日趋复杂。另一方面考虑到重金属对人体和环境造成的危害的长期性和严重性，国家对含重金属废水的无害化处理标准也越来越严格。因此，如何经济、高效地去除废水中重金属离子已成为当前十分迫切的任务。

传统的重金属处理方法由于其处理效率较低，且费用高，处理问题单一，又容易引起二次污染等缺点正逐渐被新的处理工艺所淘汰。

针对包含复杂重金属离子的废水，多种净化技术相结合的综合处理方法正日益受到重视。公开号CN101973620A的发明专利提出一种利用氧化石墨烯片去除水中重金属离子的方法，其虽然可实现对某些重金属离子的吸附净化，但存在能吸附的重金属离子种类、数量有限，处理后石墨烯片回收不便的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附重金属的方法，其可实现对含多种重金属离子污水的吸附净化，且工艺高效、快捷、简单、无污染，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附重金属的方法，其特征在于，该方法为取石墨烯片与趋磁细菌于液相体系中充分混合，形成石墨烯片-趋磁细菌三维复合物，而后将该石墨烯片-趋磁细菌三维复合物加入含重金属离子的污水中，经充分混合达到吸附平衡后，再以外加磁场分离出石墨烯片-趋磁细菌三维复合物，实现对污水的净化；

所述重金属离子至少选自Au³⁺ 、Fe³⁺ 、Ni²⁺、 Cu²⁺、Cr²⁺和 Pb²⁺中的任意一种或两种以上。

进一步的，所述重金属离子的浓度可为10mg/L-150 mg/L。

该方法包括如下步骤：

a、在伴以持续搅拌和/或振荡的条件下，取石墨烯片与趋磁细菌于水相体系中充分混合，形成石墨烯片-趋磁细菌三维复合物溶液；

b、将石墨烯片-趋磁细菌三维复合物溶液加入含重金属离子的污水中，在室温下持续搅拌和/或振荡，直至形成的混合反应体系达到吸附平衡状态，再将该混合反应体系静置；

c、以外加磁场分离出石墨烯片-趋磁细菌三维复合物，实现对污水的净化。

优选的，所述石墨烯片为氧化石墨烯片、还原氧化石墨烯片、改性后还原氧化石墨烯片和改性后氧化石墨烯片中的任意一种或两种以上；

改性后石墨烯片表面活性基团至少选自羧基、环氧基、羟基、巯基、氨基、聚乙二醇和吐温中的任意一种或两种以上。

所述趋磁细菌至少选自从太湖淤泥中富集的混合菌群以及磁螺菌AMB-1中的任意一种或两种以上。

所述石墨烯片-趋磁细菌三维复合物中所含石墨烯片的质量百分比为1%-30%。

所述石墨烯片-趋磁细菌三维复合物溶液中所含石墨烯片-趋磁细菌三维复合物的浓度为1 g/L-5g/L。

更为优选的，该方法还可包括如下步骤：

d、将重金属离子从石墨烯片-趋磁细菌三维复合物上脱吸附，而后将石墨烯片-趋磁细菌三维复合物再次加入含重金属离子的污水中，重复步骤b-c的操作。 

本发明提出的利用石墨烯片与趋磁细菌三维复合物吸附重金属离子的方法是一种适合于处理复杂重金属离子废水的新型方法。石墨烯片与趋磁细菌均具有较好的重金属吸附能力，石墨烯片以其巨大的比表面积、丰富的表面官能团优势，可以与污水中重金属离子充分接触和吸附。趋磁细菌通过与石墨烯片复合，使菌体充分分散，从而更有利于污水中重金属离子在胞外的富集，沉淀、吸附或络合。趋磁细菌与石墨烯片通过物理和化学方式吸附不同的金属离子，适宜于处理含多种重金属离子的污水，并且处理完污水的石墨烯片与趋磁细菌三维复合物可以通过磁场回收得到重复利用。

与现有技术，例如仅用石墨烯片或趋磁细菌单一成分的污水处理方法相比，本发明除具有简单、绿色无污染等特点外，还具有一次可处理多种重金属离子，处理重金属离子种类多，去除率在90%以上等优势；同时本发明还可以有效处理一些贵金属，如铂、金等，且石墨烯片-趋磁细菌三维复合物还可通过磁场回收及重复利用，成本低廉。