[发明专利]一种吸附重金属的固定化生物吸附剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及重金属处理技术领域，具体是一种吸附重金属的固定化生物吸附剂及其制备方法和用途。

背景技术

传统的重金属废水处理方法存在着成本高、有毒、产生二次污染等诸多的不足，虽然近年来国内外学者针对这些方法存在的不足进行了技术改造，取得了一定的成就，如研制新型高效沉淀剂、固化剂、分离膜等，但仍然无法克服这些方法存在的最本质的缺点。生物吸附技术是重金属废水处理中的一条新途径，具有原材料来源丰富，品种多，吸附设备简单易操作，吸附速度快、吸附量大、选择性好等优点，成为当前国内外的研究热点。但是，生物吸附技术所采用的生物材料往往密度小、强度低、颗粒直径小，在吸附重金属后须经过沉降、过滤或是离心才能将其与溶液分开，实际操作中吸附剂会发生流失，且吸附完成后固液分离较为繁琐，此过程不仅增加了处理费用，而且降低了去除效率。因此，要将生物吸附技术推向实际应用，必须改变存在形式，使其像离子交换树脂或活性炭一样能被方便使用。

固定化技术是利用物理或化学手段将游离状态的材料定位于限定的空间区域并使其保持活性和可以反复使用的一种技术。目前固定化技术主要有共价结合法、交联法、包埋法以及多种固定化方法的联用等，其中以包埋法的应用较为普遍。固定化载体有很多种，常用的主要有：天然高分子多糖类，如：海藻酸钠、明胶等；有机合成高分子材料，如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。凝胶包埋法是将材料(如植物粉末)包埋在凝胶等物质内部的微孔中或由各种高分子聚合物制成的小球内。包埋法制作固定化小球操作简单，条件温和。现有技术中，已经公开了一些包埋法固定化技术在污水处理中的应用实例，如：董新姣等人用海藻酸钙包埋枝孢霉后对水中Cu2+进行吸附试验研究，结果发现，当海藻酸钙的质量分数为3％、CaCl2的质量分数为4％、菌体积分数为15％时，包埋制得的固定化小球具有较好的机械性能和较高的吸附量，生物吸附平衡时间为3h；甘莉等聚乙烯醇固定化游离菌制得的功能性生物小球，可同时吸附去除染料废水中的结晶紫(CV)和Cr(Ⅵ),在42h对CV(60mg/L)和Cr(Ⅵ)(50mg/L)的去除率达92.7％和25.9％；贲月等利用聚乙烯醇与海藻酸钠固定包埋铜绿微囊藻制备固定化小球，在溶液pH值为6～8，吸附达到平衡的时间为9～12d，初始磷浓度为1.00mg/L时去除率达到79.19％。但现有技术中，一般采用聚乙烯醇或海藻酸钠作为固定化载体，采用聚乙烯醇或海藻酸钠固定化制备的颗粒成形效果较差，易粘连在一起，机械强度不高；吸附平衡时间较久，时间成本高，效率低。吸附过程中易破碎，导致水中形成粉末状悬浮物，影响出水水质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附重金属的固定化生物吸附剂及其制备方法和用途，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种吸附重金属的固定化生物吸附剂，由一次性泡沫餐盒、大薸粉末、海藻酸钠和聚乙烯醇制成。

作为本发明进一步的方案：所述一次性泡沫餐盒、大薸粉末、海藻酸钠和聚乙烯醇的质量比为4:4:1:5。

作为本发明进一步的方案：所述海藻酸钠和聚乙烯醇均为分析纯试剂。

所述吸附重金属的固定化生物吸附剂的制备方法，步骤如下：

1)将一次性泡沫餐盒剪碎后，溶于乙酸乙酯中，获得液体A；

2)将大薸粉末加入至液体A中，搅拌均匀后，获得液体B；

3)将海藻酸钠和聚乙烯醇混合，并加热溶解于水中，获得液体C；

4)将液体C加入至液体B中，并搅拌混合均匀，获得液体D；

5)将液体D滴加到2％的氯化钙溶液中，形成球状颗粒，浸泡2小时至球状颗粒成形，取出清洗，并于60℃下烘干3小时，使球状颗粒干燥成形，即可。

作为本发明再进一步的方案：步骤1)中，所述乙酸乙酯的添加量根据一次性泡沫餐盒的加入量而定，且1g一次性泡沫餐盒对应4mL乙酸乙酯。

作为本发明再进一步的方案：步骤2)中，所述大薸粉末的制备方法为：将采摘的大薸洗净，于80℃下烘干，用粉碎机粉碎研磨，并过50目筛，过筛后的大薸用无水乙醇浸泡3h后，以蒸馏水洗净，再于80℃烘干，获得粉料，备用；称取上述烘干的粉料，在30℃下用0.5mol/L的NaOH溶液以固液比为1：20浸泡3h，浸泡结束后以蒸馏水洗涤多次直至呈中性，烘干，即得大薸粉末。

作为本发明再进一步的方案：步骤3)中，所述液体C中海藻酸钠和聚乙烯醇的含量分别为1％和5％。

上述固定化生物吸附剂能够用于吸附水中的重金属离子。