[发明专利]一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和应用，具体地说是一种出芽短梗霉发酵麦麸吸附剂的制备方法及在废水处理中的应用。

背景技术

空气、水和土壤中的有毒重金属，如铬锰，对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题。目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换法和膜分离法等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。

传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，近年来，关于“廉价”吸附剂去除重金属离子的研究很多，利用农业副产物，如木屑、树皮、谷壳、麦麸、玉米皮和玉米芯等作吸附剂去除溶液中重金属离子的研究备受关注，如麦麸中含有大量的纤维素及蛋白质等功能基团，可用于吸附或络合重金属离子，但是其吸附量却很小，限制了其在工业中的实际利用；科研工作者对麦麸进行了改性研究，或者活化制备成活性炭，增大其比表面积，从而增大其吸附量，但这样的改性都是经过酸、碱处理，易污染环境和处理成本高昂，限制了其在工业中的应用。

发明内容

有鉴于此，提供一种以出芽短梗霉固态发酵麦麸制备的生物吸附剂的方法及其制得的吸附剂在处理废水中的应用十分有必要。

一种重金属离子生物吸附剂的制备方法，所述吸附剂为麦麸吸附剂，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将麦麸60℃烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1∶3(质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物；

(2)取上述粉碎麦麸混合物与含0.1％(重量份)NaH₂PO₄，0.1％(重量份)MgSO₄，0.01％(重量份)VB1，pH值为6.0的营养水以1∶1.5(麦麸混合物质量/营养水体积)的比例混合，在121℃条件下蒸煮0.5小时，得到麦麸预处理物；所述营养水的pH值利用浓度为0.1mol/L的HCl溶液进行调节；

(3)将步骤(2)中得到的麦麸预处理物装入发酵池，接种麦麸预处理物的5～10％质量比的出芽短梗霉菌体细胞(菌体细胞体积/麦麸预处理物质量)，于20～25℃发酵1～3天后，按料水比1∶0.25向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25～30℃，再发酵3～5天后制得麦麸吸附剂。

一种上述制备方法制得重金属离子生物吸附剂，主要由短梗霉多糖、出芽短梗霉菌体细胞和麦麸发酵残渣组成。

一种应用上述重金属离子生物吸附剂处理废水的方法，将含重金属的废水注入麦麸吸附剂发酵池中，控制吸附剂和废水的比例为10∶100～60∶100(质量：体积)，废水中重金属的浓度为100～500mg/L，采用0.1mol/L H₂SO₄和NaOH调节其pH至1-7，进行吸附反应30-60min，检测废水中重金属含量达标后，再进行固液分离，排放达标的废水。

本发明基于现有技术中解决含有重金属生产废水处理工艺中存在的问题，采用出芽短梗霉固态发酵麦麸处理含重金属的生产废水，可集麦麸、出芽短梗霉菌体、短梗霉多糖三者的吸附性于一体，且由于出芽短梗霉为食用安全性真菌，大大提高了对重金属的吸附性能和安全性，且固态发酵制备生物吸附剂，工艺简单、生产成本低廉，不产生环境污染物，且吸附重金属饱和后的麦麸吸附剂可以分离重金属，进行资源化利用，以确保废水中的重金属污染物达标排放，不会产生二次污染。吸附重金属饱和后的麦麸吸附剂可通过燃烧为发电提供能源，并回收重金属，燃烧灰渣作为生物有机肥辅料进行肥田，不造成污染环境的废水、废渣，同时充分利用了有用资源。实现环境效益与经济效益双赢。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和实施例对本发明进行进一步说明。

一种麦麸吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将麦麸60℃烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1∶3(质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物；