[发明专利]一种利用改性泡叶藻吸附水中六价铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用改性泡叶藻吸附水中重金属离子铬的方法。

背景技术

Cr(Ⅵ)是一种毒性很强的重金属，是美国EPA公认的129重点污染物之一，同样也是我国重点整治的污染物。随着我国工业的快速发展，重金属的使用越来越广泛，伴随而来的重金属污染问题也日趋严重。电镀制革、染料、胶片等工业生产过程中都排放大量的含铬(VI)废水。铬(VI)在水体中主要以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，氧化性非常强，具有强毒性，为致癌物质，并易被人体吸收而在体内蓄积。因此铬(VI)是水质污染控制的一项重要指标。

对含铬废水的净化处理方法按开发和应用时间分为两大类：传统的含铬(VI)废水处理方法和全新的处理方法。传统的处理方法如化学沉淀法、离子交换树脂法、吸附法等虽然有一定的效果，但都存在耗资巨大且容易造成二次污染的问题；新研究开发的光化学还原法、微生物吸附法等效果好，能耗低，原材料来源广，有效的利用了环境资源，达到了环保目的。近年来，利用微生物从稀溶液中吸附铬(VI)的研究取得了多项成果，从运用情况看，利用微生物吸附法在投资、运行、操作管理和金属回收、水回用等方面优越传统的治理方法。生物法以其投资小、运行费用低、无二次污染等优点，很快得到了长足的发展。目前生物法主要是分为失活微生物吸附法和活体微生物法。用失活微生物吸附去除铬，不但充分利用了廉价原料，而且具有较好的除铬效果。

微生物吸附法的处理工艺与传统的物理化学工艺相比，最大差别是在运行过程中微生物能不断地增殖，且去除金属离子的量随生物量增加而增加。而离子交换法中离子交换树脂的交换容量有限，达到饱和吸附后，就不能再去除金属离子；化学沉淀法中，作用物的化学计量也是一定的，无增殖的可能。因此，开发和利用生物吸附剂处理重金属废水使废水处理的技术向着无毒、无害、无二次污染的方向迈进了一大步。

生物吸附法是利用某些生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离来去除金属离子的方法。凡具有从溶液中分离金属能力的生物体或生物体制备的衍生物都可称为生物吸附剂，主要有菌体、藻类、细胞提取物等。藻类生物吸附剂对吸附主要起作用的是藻类细胞。藻类细胞壁的化学组成和结构决定着金属离子与它的相互作用特性。藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素的微纤丝形成的网状结构构成，含有丰富的多糖，如果胶(含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物)、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖带负电，可以通过静电引力与许多金属离子相结合。由于藻类细胞的特殊结构，对重金属离子有很大的亲合性。藻类生物吸附剂在去除水中重金属离子方面的主要优点是：(1)在低浓度下，金属可以被选择性地去除；(2)节能，处理效率高；(3)操作时的pH值和温度条件范围宽；(4)易于分离回收重金属；(5)吸附剂易再生利用；(6)投资小，运行费用低，无二次污染。

藻类吸附重金属的机理复杂，并且活体藻类和死体藻类的吸附机理也存在差别(活体藻类，首先将重金属吸附在细胞壁上，吸附快，且不依赖于能量代谢，此阶段类似于死藻对重金属的吸附，然后则通过主动运输将重金属运送到细胞内)，至今许多问题并不十分清楚，比较认可的吸附机理主要有络合、离子交换等。藻类在对重金属的吸附是个复杂的物理、化学和生物过程。宏观上讲，影响藻类吸附量的主要因素有pH值、温度、共存离子含量、吸附时间、预处理等，还包括生物吸附剂和被吸附的离子本身的物理化学性质以及操作环境。

重金属作为一种非常有害有毒的污染物，经常在水中的浓度较低，但又超过了规定值，在这种情况下使用传统的方法处理价格很高或者不可能，生物吸附法去除水中重金属的技术近年来受到极大的关注，不仅由于其吸附重金属的有效性，而且还在于其潜在的应用价值。活的和死的微生物都能吸附水中的重金属离子，作为生物吸附剂的生物源能够从低浓度的含重金属离子的水溶液中吸附重金属，有实用价值的微生物容易获得，例如：发酵过程中的酵母菌是生物吸附剂很好的生物源，大量来自海洋中的藻类也是便宜的生物源。