[发明专利]一种基于改性细菌纤维素的重金属离子吸附剂制备方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属离子吸附剂制备领域，具体涉及一种基于先采用两罐法制备改性细菌纤维素再制备成重金属离子吸附剂的方法。 

背景技术

水环境是构成环境的基本要素之一，是人类社会赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的领域。水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。其中重金属污染是造成水环境污染最严重的问题。重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。重金属具有不易移动溶解的特性，进入生物体后不能被排出，会造成慢性中毒。因此水环境中重金属污染不但造成了重大的经济损失，还严重危害地球上所有生物体的健康与生存。所以如何有效的解决重金属对水环境的污染已经成为世界各国政府以及学者研究的热点之一。 

重金属的种类不同，存在自然界中的形式价态也不同，处理方法也有所不同。常见的处理方法有3种^[31]： (1)化学处理法，即废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法。又分为化学沉淀法（中和沉淀法，硫化物沉淀法，铁氧体沉淀法）和电化学处理法。(2)物理处理法，是指使废水中的重金属离子在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法。包括离子交换法，电渗析法，分离法，溶剂萃取法，吸附等方法。(3)生物处理法，是指借助微生物或植物的絮凝、吸收累积、富集等作用去除废水中重金属离子的方法。包含植物修复法，生物絮凝法和生物吸附法等方法。 

在上述的几种方法中，生物处理法是最安全，高效的处理方法。特别是生物吸附法处理重金属废水成本低、效益高、无二次污染、有利于生态环境的改善。因此生物吸附法具有更加广阔的发展前景。 

纤维素是自然界中最丰富的可再生资源，具有安全、无污染、易降解等优点，并且纤维素来源丰富，价格便宜，棉花、黄麻、棉秆、木材、木浆、蔗渣、竹子、树皮等都是天然植物纤维素的主要来源。植物纤维素含有大量的羟基基团，可以利用纤维素来吸附金属离子，但是，植物纤维素吸附能力并不很强。细菌纤维素是由微生物合成的纤维素的统称，细菌纤维素与植物纤维素相比较而言，他们除了具有相同的分子结构单元外，细菌纤维素纤维还拥有它许多自己独特的性质。细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有高结晶度和高的聚合度；细菌纤维素纤维是由直径3～4 纳米的微纤组合成40～60 纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构；细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，并且抗张强度较高；细菌纤维素具有较高的生物相容性，适应性好且拥有良好的生物可降解性。细菌纤维素含有亲水性羟基基团，可以对它进行改性，增加吸附离子的基团，制备成改性细菌纤维素，以提高其对重金属离子的吸附性，可以作为生物吸附剂处理重金属废水，改性细菌纤维素重金属离子吸附剂的无毒性，生物相容性好，对重金属离子吸附效果较好，可以适用于食品工业或制药工业，具有良好的发展的潜力和广大的应用前景。 

发明内容

本专利技术利用沼液和甜酒酿制成甜酒酿沼液培养液。在装有灭菌过甜酒酿沼液培养液的机械搅拌通风发酵罐中，接入木糖葡糖酸醋杆菌种子液，并加入部分低甲氧基果胶溶液，进行前发酵培养成为前发酵醪液。为减少细菌纤维素生成过程受到剪切力的影响，提高细菌纤维素的产率，将前发酵醪液转入气升罐中，补加入低甲氧基果胶溶液，采用气升罐进行下一步后发酵培养，经过两罐法动态发酵共培养改性，发酵生成微团状改性细菌纤维素，微团状改性细菌纤维素经过再加工成重金属吸附剂。 

（一）两罐法发酵培养制备改性细菌纤维素

1、机械搅拌通风发酵罐前发酵培养

在机械搅拌通风发酵罐中，装入已灭菌的甜酒酿沼液培养液和木糖葡糖酸醋杆菌种子液, 木糖葡糖酸醋杆菌种子液接种体积量为甜酒酿沼液培养液体积的8 %，第一次加入低甲氧基果胶溶液，加入的体积量为甜酒酿沼液培养液体积量的5～10%。控制搅拌转速200 r /min,培养温度30℃,罐压0.04MPa,通气量0.5L /(L·min)，前发酵6～8 d后得到成熟前发酵醪液，此时机械搅拌通风发酵罐内成熟前发酵醪液将出现少量絮状纤维素。

2、气升罐后发酵培养：