[发明专利]一种生物吸附剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及生物吸附剂，尤其是涉及一种生物吸附剂在制备重金属和染料废水生物吸附剂中的用途。

背景技术

20世纪以来，随着现代工业的发展，重金属和染料对水资源的污染已成为亟待解决的重大环境问题。天然水体中重金属含量很少，受污染水中的重金属主要来自采矿、电镀、化工等工业部门。过量重金属在人体体内积累，会引起呕吐、头痛、眩晕、呼吸困难甚至生命危险；过量重金属还会危害多数植物的正常生长，破坏水生动物的渗透调节。据估计，全世界每年染料加工过程中有4～8万吨染料作为废水排入江湖、大海和地面水中，染料废水具有COD高、成分复杂、难降解等特点，致癌性高。

目前，重金属废水处理技术主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法、膜分离法等；染料废水处理方法主要有絮凝法、氧化法、生物处理法、膜分离法等。然而，这些方法处理低质量浓度的重金属或染料废水的效率较低、处理成本较高，且易造成更难处理的二次污染。基于此，吸附法以其高效率、低成本的优势而成为研究热点。

凡具有吸附能力的生物体或其衍生物都称为生物吸附剂。由于生物质具有来源丰富、数量巨大、可再生和再生周期短、活性基团丰富等优点，近年来已被广泛用于重金属和染料废水的处理。近年来，生物吸附剂在废水处理方面得到越来越广泛的应用，为使生物质吸附法更加高效，对生物质原料进行化学或物理改性成为研究人员的广泛选择。

柠檬酸是一种三羧酸类化合物，性质优良、廉价易得，使得其已经成为研制新型高效吸附剂的常用化学改性剂，可有效提高生物吸附剂对重金属离子和染料分子的吸附效果(①唐文清,曾荣英,冯泳兰,伍伟,王雪新,李小明.柠檬酸改性柚子皮纤维素对废水中铜离子的吸附[J].过程工程学报,2012,12(5):776-780.②李逢雨,陈金毅,余训民,李庆新,唐爱林,王勇,龙航.一种柠檬酸修饰油菜秸秆吸附剂的制备方法及应用:中国,102266756A[P].2011-12-07.)。柠檬酸对生物质的化学改性方法一般经过固液接触、过滤、干燥等处理得到改性生物吸附剂，但对于改性后的滤液一般没有进行充分利用，至今尚未见对生物质改性后滤液进行利用的相关文献报道。

壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的生物质，不溶于水而易溶于酸，这种天然高分子具有良好的生物相容性、可降解性等特点，且结构富含氨基和羟基，对于重金属离子和染料分子具有一定的捕捉能力，这些性能能使其成为在水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域争相研究的对象。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种生物吸附剂在制备重金属和染料废水生物吸附剂中的用途。

所述生物吸附剂由以下方法制备：

1)将生物质原材料洗净、烘干、粉碎过筛，得到生物质粉末；

2)将柠檬酸溶液与生物质粉末混合浸渍、加热搅拌得到固液混合物；

3)将步骤2)所得固液混合物抽滤，收集滤液；

4)将步骤3)所得的滤液与壳聚糖混合，加热搅拌，调节pH值为8～10，析出固体物，继续搅拌，然后冷却，抽滤，洗涤至中性，得到中性滤渣；

5)将步骤4)所得的中性滤渣烘干、粉碎，即得到所述生物吸附剂。

在步骤1)中，所述筛的目数可为60～200目，所述生物质可为茶渣、笋壳、柑橘皮渣等中的至少一种。

在步骤2)中，所述柠檬酸溶液的摩尔浓度可为0.1～1.0mol/L，所述生物质粉末与柠檬酸溶液的固液比可为1g∶(50～100)mL；所述浸渍的时间可为6～24h；所述加热的温度可为80～120℃，加热的时间可为3～4h。

在步骤4)中，所述壳聚糖与滤液的固液比可为1g∶(50～100)mL；所述加热的温度可为50～80℃；所述洗涤可采用去离子水洗涤。

在步骤5)中，所述烘干的温度可为50～80℃。

所述生物吸附剂可在制备重金属和染料废水生物吸附剂中的应用。

与现有技术比较，本发明具有如下突出优点：

本发明对柠檬酸改性生物质产生的滤液进行利用，为生物质改性产生的滤液的使用提供了有效的方法，使得农林废弃物等生物质资源化利用更为充分。所制备的吸附剂对重金属离子及染料分子具有良好的吸附性能。本发明也可用于其它酸改性生物质产生的滤液的资源化利用。

将酸改性生物质所废弃的滤液进行充分利用，且与壳聚糖复合后的溶剂仍可循环使用，减少了溶剂的浪费。

壳聚糖与废弃滤液中的成分复合后相比于纯壳聚糖吸附剂，其对废水的处理效果有明显的提高，是一种廉价、有效的新型吸附剂制备方法。