[发明专利]生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用

说明书

本发明属于微生物处理工业废水技术领域，尤其涉及生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用。本发明将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，获得藻粉；然后以藻粉、生物炭和聚乙烯醇为原料，建立了一种生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，制备工艺较为简单，所用材料廉价易得，生产成本低，易于实现工业化规模生产。本发明还公开了微藻小球在吸附重金属离子方面的应用，可降低重金属污染的工业废水中的重金属离子含量，吸附率较高，且颗粒状的小球易与溶液进行分离，便于回收，可实现重复利用。

技术领域

本发明属于微生物处理工业废水技术领域，尤其涉及生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用。

背景技术

近年来由于工业重金属废水的不合理处理及排放造成的重金属污染，给人们的生活和生态环境造成了非常严重的负面影响。因此，去除废水中的重金属离子成为亟待解决的棘手问题。传统的物理化学方法如活性炭吸附法、化学沉淀法沸石分子筛吸附法等来处理废水，吸附量低，去除不完全，所需费用较高，且容易造成二次污染，所以寻找新的成本低廉且吸附效果好的的吸附剂成为目前处理重金属废水的目标。

20世纪60年代，随着世界范围内微藻生物工程技术的发展，微藻生物吸附法处理重金属废水得到了广泛的关注，其具有吸附量大，成本低，无二次污染等优点，但是由于自由藻体个体微小，处理废水后难于实现藻与废水的分离，在实际应用中受到了限制。

与游离藻类相比，固定化藻类具有藻细胞密度高、反应速度快、吸附性能稳定，藻细胞流失少，且易于与废水分离等优点，在废水处理中有更加广阔的应用前景。利用固定化这一技术形成化藻类系统是克服传统的藻类污水处理系统停留时间长、占地多等缺点的有效途径。

生物炭是生物质在缺氧或无氧条件下热裂解得到的一类含炭的、稳定的、高度芳香化的新型环境功能材料，在修复重金属污染的环境方面具有较大的应用潜力。生物炭天然的多孔结构对有毒重金属具有较强的吸附力，通过吸附固定作用使有毒物质固定在炭的微孔表面上，从而降低这些污染物在土壤中的化学活性和毒性，达到长效地修复污染土壤的目的。

相比于生物炭，微藻是目前常用的另一类生物吸附剂，利用微藻进行重金属修复具有以下优势：(1)吸附作用快，滞留时间短，节约能耗；(2)成本低，不需要持续有机物供给；(3)回收的重金属易于洗脱，运用简单的化学试剂就能解吸再利用；(4)生长速度快，来源丰富；(5)环保，无废弃物产生；(6)面容比大，吸附效率高；(7)在高重金属浓度和低重金属浓度下都有良好的去除效果。

而生物炭的表面孔隙可为微藻提供栖息地，生物炭的表面官能团能够中和微藻表面的负电荷，降低藻细胞与载体之间的斥力，促进胞外聚合物的分泌，从而促进固定藻细胞的稳定性。此外，微藻的生长也会导致生物炭的表面物理、化学特性发生变化。微藻与生物炭在重金属修复方面各有优势，从固定化微藻这个角度出发，生物炭无疑是最佳的吸附载体。以生物炭为载体，将藻细胞固定在生物炭表面形成混合吸附剂，进一步提高碳基固定化微藻吸附剂的吸附率和可回收率。如申请公布号为CN 106076278 A的发明专利，公开了一种生物炭基微藻复合吸附剂去除重金属的方法，其以生物炭为基底材料，通过将微藻固定在生物炭载体上形成复合吸附剂，可以去除重金属。但是生物炭及藻粉均为粉体，吸附后很难与重金属进行分离，回收利用困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，制备工艺较为简单，所用材料廉价易得，生产成本低，易于实现工业化规模生产。

本发明的另一目的在于提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球在吸附重金属离子方面的应用，可降低重金属污染的工业废水中的重金属离子含量，吸附率较高，且颗粒状的小球易与溶液进行分离，便于回收，可实现重复利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：