[发明专利]一种金属吸附生物材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种金属吸附生物材料、其制备方法以 及在处理重金属废水和处理放射性废水中的应用。

背景技术

重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。采矿、 冶金、金属加工和表面处理等行业产生的重金属废水量较大，而且浓度高，若排 放到环境中势必引起重金属在生物体内蓄积，产生毒害。更重要的是，核电厂运 行过程中还可能产生含重金属的放射性废水，虽然这些废水例重金属浓度非常 低，但其危害性比起普通重金属废液有过之而不及。因此，含重金属废水必须要 有效处理，才可排放。在这些重金属中，包含钴、锰、锶、铯、铜等。过量的钴 在人体中蓄积容易引起瘫痪，肺病，低血压和骨质疏松等疾病，放射性钴以及放 射性锶、锰和铯由于其半衰期长，很容易在人体器官中累积并形成放射性骨骼， 即使浓度低也危害巨大。制药行业、氯碱制造业等排放的废水中含有铜，据报道， 当Cu²⁺的含量超过人体需要量的100～150倍时，可引起坏死性肝炎和溶血性贫 血。

生物吸附材料由于价格低廉，吸附效率高，是重金属废水处理的重要组成部 分。壳聚糖是最重要的生物吸附材料之一，它对重金属离子配位能力很强，对离 子半径较大的放射性核素具有很好的吸附性能。这种吸附性能源于壳聚糖分子链 上的-NH₂和一OH上的孤对中心，比较容易与溶液中重金属离子的空轨道通过 配位键形成稳定的鳌合物。同时，有研究表明：-COOH对锶和钴的吸附有重要 作用，因此，本发明采用羧甲基壳聚糖为复合物原料之一，以柠檬酸为骨架，与 甘蔗来源的木聚糖、羧甲基壳聚糖聚合，生成木聚糖-柠檬酸-羧甲基壳聚糖复合 材料。

发明内容

本发明为解决现有技术中放射性废水或重金属废水污染的问题，提供一种金 属吸附生物材料，该吸附生物材料有一定的抗拉伸能力，可以随意弯曲，且不溶 于水，易分离，对金属废水中的放射性核素或重金属离子吸附率高。

本发明还提供了一种上述金属吸附生物材料的制备方法，该制备方法工艺简 单，不需无菌环境即可制操作。

本发明还提供了一种金属吸附生物材料在放射性废水中的应用。

本发明还提供了一种金属吸附生物材料在重金属废水中的应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

发明的第一个方面提供了一种金属吸附生物材料，包括以下重量份的物质： 柠檬酸1-10份，木聚糖1-10份，羧甲基壳聚糖1-10份，所述金属吸附生物材料 以柠檬酸为骨架与木聚糖和羧甲基壳聚糖聚合而成。

进一步地，所述包括金属吸附生物材料以下重量份的物质：柠檬酸1-5份， 木聚糖1-5份，羧甲基壳聚糖1-5份。

进一步地，所述包括金属吸附生物材料以下重量份的物质：柠檬酸1份，木 聚糖2份，羧甲基壳聚糖1份。

进一步地，所述包括金属吸附生物材料以下重量份的物质：柠檬酸1份，木 聚糖2份，羧甲基壳聚糖2份。

进一步地，所述包括金属吸附生物材料以下重量份的物质：柠檬酸1份，木 聚糖2份，羧甲基壳聚糖5份。

进一步地，所述包括金属吸附生物材料以下重量份的物质：柠檬酸1份，木 聚糖1份，羧甲基壳聚糖1份。

其中，木聚糖为多聚五碳糖，是半纤维素的一种，广泛存在于植物细胞壁中， 是自然界含量仅次于纤维素的碳水化合物。在长的木糖主链上部分基团被侧链取 代，这些侧链基团有乙酰基、葡萄糖醛酸基等，因此半纤维素也是富含一OH的 大分子物质，用其作为生物吸附材料的优点是吸附效率高，但材质较脆。

进一步地，所述木聚糖为甘蔗渣的提取物。

进一步地，所述金属吸附生物材料为多孔泡沫状材料。

本发明的第二个方面提供了一种金属吸附生物材料的制备方法，包括以下步 骤：

步骤1：将木聚糖、柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌均匀，置于105-120℃鼓风 干燥箱中反应1-5h，冷却至室温，得木聚糖-柠檬酸复合物；

步骤2：将步骤1制得的木聚糖-柠檬酸复合物加蒸馏水清洗，弃去上清液， 沉淀物在室温下干燥；