一種用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑及其制備方法，該用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑以米根霉菌體為吸附物質(zhì)，與混合鐵鹽溶液反應(yīng)后，加入茭白葉粉和固化劑制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1-2.5：1。該吸附劑不僅可以作為偶氮染料剛果紅的吸附劑，對于其它陰離子偶氮染料甲基紅、甲基橙、以及金屬離子也具有優(yōu)異的吸附效果，吸附時間短，而且該吸附劑易于循環(huán)使用。
【專利說明】一種用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于處理印染廢水的生物磁性吸附劑，本發(fā)明還涉及這種處理印染廢水的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著印染行業(yè)的興起，印染行業(yè)的廢水排放量和污染物總量已分別位居全國工業(yè)部門的第二位和第四位，是我國重點污染行業(yè)之一。印染廢水中含有大量的合成染料，這些染料含有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的熱、光穩(wěn)定性，較難直接進(jìn)行生化處理，嚴(yán)重地危害了環(huán)境。傳統(tǒng)染料廢水處理的方法主要有活性炭法、化學(xué)氧化法、混凝法、電化學(xué)法、吸附法等，但因成本較高，脫色效率較低，而難以工業(yè)化應(yīng)用。因此，致力于尋求一種高效、價廉的處理方法已成為了目前研究學(xué)者的關(guān)注目標(biāo)。
[0003]幾丁質(zhì)(β_聚-N-乙酰葡糖胺)，是一種含氮的多糖，是由許多乙酰氨基葡糖形成的聚合物，具有無毒、無味、生物相容性良好和可再生等優(yōu)點。幾丁質(zhì)及其衍生物分子鏈上存在的大量-NH2和-OH使其對陰離子偶氮染料具有良好的吸附性能。然而在印染工業(yè)中利用純的幾丁質(zhì)及其衍生物純品進(jìn)行吸附脫色，成本較高，不利于工業(yè)化應(yīng)用。
[0004]米根霉(Rhizopus oryzae)具有發(fā)酵產(chǎn)物光學(xué)純度高、產(chǎn)酸能力強(qiáng)、營養(yǎng)要求簡單、產(chǎn)物容易提純等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)酸的發(fā)酵生產(chǎn)，米根霉菌體中幾丁質(zhì)含量較高，根據(jù)不同的菌種以及培養(yǎng)條件，含量可達(dá)10%_90%，因此，直接利用根霉菌替代純的幾丁質(zhì)對陰離子偶氮染料進(jìn)行吸附，具有巨大的潛力。傳統(tǒng)的根霉菌粉末經(jīng)吸附處理后，很難有效快速地從水體中分離再生。
[0005]茭白，是臺州主要的經(jīng)濟(jì)作物，茭白葉含有較為豐富的纖維含量，然而，茭白葉多被廢棄，廢棄的茭白葉對環(huán)境造成了巨大的污染，如何有效的利用廢棄的茭白葉一直是人們研究的方向。
[0006]目前，利用米根霉菌體制備的磁性吸附劑僅僅對少數(shù)陰離子偶氮染料吸附有效，對大多數(shù)陰離子偶氮染料吸附性能并不強(qiáng)，同時，吸附能力也不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是為了解決上述不足之處，提供一種以米根霉菌體和茭白葉為基本原料，吸附選擇性和吸附量均理想，不僅可以作為陽離子偶氮染料吸附劑，對于金屬離子、陰離子偶氮染料也具有優(yōu)異的吸附效果，吸附時間短，而且該吸附劑易于循環(huán)使用、成本低廉的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供上述磁性生物吸附劑的制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的:
[0010]一種用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于該磁性生物吸附劑是以米根霉菌體為吸附物質(zhì)，與混合鐵鹽溶液反應(yīng)后，加入茭白葉粉和固化劑固化后制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1-2.5:1。[0011]所述的混合鐵鹽為摩爾比為1: 1.5-2.5的FeSO4.7H20和FeCl3.6H20的混合物。
[0012]所述的混合鐵鹽與米根霉菌體的重量比為2.5-3.5:1。
[0013]米根霉菌體與混合鐵鹽溶液反應(yīng)的條件為將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，在40°C條件下攪拌反應(yīng)20-30min ;所述的攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。
[0014]將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液后，攪拌的過程中還可緩慢滴加濃度為28%的氨水，氨水加畢再升溫至40°C。
[0015]米根霉菌體與混合鐵鹽溶液在40°C反應(yīng)20-30min后再升溫至50-60 V，在50-60°C條件下反應(yīng)2-4h，最后加入茭白葉粉和固化劑進(jìn)行固化，再用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，磨碎。烘干條件可為50-60°C。所述的固化劑優(yōu)選為三聚磷酸鈉。固化時間優(yōu)選為10-12h。
[0016]上述用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法包括以下步驟:
[0017]將米根霉菌體與混合鐵鹽溶液反應(yīng)后，加入茭白葉粉和固化劑固化后制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1-2.5:1。
[0018]上述用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法優(yōu)選包括以下步驟:
[0019]將米根霉菌體與混合鐵鹽反應(yīng)后，加入茭白葉和固化劑固化后制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1.5-2.5:1 ;混合鐵鹽為摩爾比為1: 1.5-2.5的FeSO4.7H20和FeCl3.6H20的混合物，混合鐵鹽與米根霉菌體的重量比為
2.5-3.5:1。
[0020]上述用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法具體包括以下步驟:
[0021]將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，200-400轉(zhuǎn)/分條件下進(jìn)行攪拌過程中緩慢滴加濃度為28%的氨水,氨水加畢再升溫至40°C,反應(yīng)20-30min后再升溫至50-60°C，在該條件下反應(yīng)2-4h，最后加入茭白葉粉和固化劑，固化10-12h，用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，磨碎。其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1.5-2.5:1 ;混合鐵鹽為摩爾比為1: 1.5-2.5的FeSO4.7H20和FeCl3.6H20的混合物，混合鐵鹽與米根霉菌體的重量比為2.5-3.5:1。
[0022]上述方法中所述的混合鐵鹽溶液是體積比為1-15:200的混合鐵鹽與蒸餾水的混合物。所述的鐵鹽溶液與濃度為28%的氨水的體積比為4-6:1。
[0023]本發(fā)明所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法，最優(yōu)選包括以下步驟:
[0024]將摩爾比為1:2的FeSO4.7H20和FeCl3.6H20加入蒸餾水中混合得到混合鐵鹽溶液，稱取米根霉菌體，加入混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，200-400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?，并緩慢滴加濃度?8%的氨水，在40°C條件下反應(yīng)20min后升溫至60°C，在60°C條件下反應(yīng)2_4h，最后加入茭白葉和固化劑，固化10-12h，用去離子水洗滌至中性，抽濾，在50°C烘干，磨碎；其中，米根霉菌體和茭白葉的重量比為2:1。
[0025]本發(fā)明所述的米根霉菌體以及茭白葉在進(jìn)行反應(yīng)之前可進(jìn)行預(yù)處理，具體的預(yù)處理方法為:將米根霉菌體以及茭白葉分別在45-55°C烘干，使得含水量均小于10%，粉碎，過20-40目篩。米根霉菌體以及茭白葉粉的粒徑大小對吸附效果有影響，粒徑較小，接觸面積較大，便于吸附，但也粒徑過小也會影響吸附效果。
[0026]本發(fā)明所使用的米根霉菌體來源于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCCNO:M207066。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用茭白葉纖維多孔和比表面積大、吸附陰離子染料以及易再生等特性，結(jié)合混合鐵鹽、米根霉菌體、茭白纖維以及固化劑，改性米根霉菌體和茭白葉纖維結(jié)構(gòu)制備磁性生物吸附劑。本發(fā)明由于使用的基本原料為根霉菌菌體和廢棄英白葉，原料成本極低，而且原料環(huán)保，經(jīng)過試驗對100mg/L的剛果紅，100mg/L的甲基橙，100mg/L的甲基紅去除率分別達(dá)到了 85-92%，83-90%和82-90%，本發(fā)明磁性生物吸附劑不僅可以作為偶氮染料剛果紅的吸附劑，對于如甲基橙，甲基紅等其它陰離子偶氮染料也具有優(yōu)異的吸附效果，而且吸附時間較常規(guī)吸附劑明顯縮短，在6-10h即可達(dá)到吸附平衡，同時，用0.2-0.5mol/LNa0H溶液對吸附材料進(jìn)行洗脫，可實現(xiàn)吸附染料與吸附劑的脫除，吸附劑循環(huán)使用10次以上，染料的脫除率還能高達(dá)85-90%，吸附劑吸附的物質(zhì)不但包括印染廢水中的染料，還包括部分金屬離子，吸附量比較大，吸附效果較好，吸附能力較強(qiáng)，洗脫容易，便于循環(huán)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為實施例1制備磁性生物吸附劑對偶氮染料吸附效果圖。
[0029]圖2為實施例2制備磁性生物吸附劑對偶氮染料吸附效果圖。
【具體實施方式】
[0030]以下通過具體實驗例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0031]米根霉菌體來自于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC N0:M207066。
[0032]實施例1
[0033]先將米根霉菌體以及茭白葉分別在50°C過夜烘干，分別使用粉碎機(jī)粉碎，40目過篩，分別得到菌體和茭白葉粉末，稱取1.7g FeSO4.7H20和3.3g FeCl3.6H20(摩爾比為1:2)，將其加入200ml蒸餾水中制備混合鐵鹽溶液，稱取1.7g米根霉菌體粉末，加入該混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，200-400轉(zhuǎn)/分條件下攪拌，并緩慢滴加40mL濃度為28%的氨水，氨水加畢再水浴加熱至40°C反應(yīng)20min，后升溫至60°C，在該條件下反應(yīng)2h，最后加入0.75g茭白葉纖維粉末和2.1g固化劑三聚磷酸鈉，固化10h。用去離子水洗滌至中性，真空抽濾，在50°C烘干，磨碎過80目篩，得到磁性生物吸附劑。
[0034]實施例2
[0035]先將米根霉菌體以及茭白葉分別在50°C過夜烘干，分別使用粉碎機(jī)粉碎，40目過篩，得到菌體和茭白葉粉末，稱取2.2g FeSO4.7H20和5.3g FeCl3.6H20 (摩爾比為1:2.5)，將其加入200ml蒸餾水中制備混合鐵鹽溶液，稱取3.75g米根霉菌體粉末，加入該混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，200-400轉(zhuǎn)/分條件下攪拌，并緩慢滴加40mL濃度為28%的氨水，氨水加畢再水浴加熱至40°C反應(yīng)30min，后升溫至50°C，在該條件下反應(yīng)3h，后加入3.75g茭白葉纖維粉末和2.4g固化劑三聚磷酸鈉，固化llh。用去離子水洗滌至中性，真空抽濾，在50°C烘干，磨碎過80目篩，得到磁性生物吸附劑。
[0036]實施例3
[0037]使用實施例1所述的磁性生物吸附劑對剛果紅、甲基橙和甲基紅溶液進(jìn)行吸附實驗，實驗方法及結(jié)果如下:[0038]1、準(zhǔn)確稱取0.05g磁性生物吸附劑于250mL錐形瓶中，加入50.0mL濃度為IOOmg/L的剛果紅、甲基橙和甲基紅溶液，25°C下lOOr/min恒溫振蕩至平衡.吸附過程中每隔一定時間從瓶中取上清液，用分光光度計測定溶液濃度。
[0039]2、吸附過后，用磁石固定生物吸附劑(即將磁石至于試管表面)，如圖1所示，去除液體，后加入0.3mol/LNaOH溶液10ml，25°C下100r/min恒溫振蕩30min，洗脫生物吸附劑，后磁石吸附生物吸附劑，去除洗脫溶液，加入新的100mg/L的染料溶液，進(jìn)行吸附，作為第二次吸附實驗，后面實驗以此類推，進(jìn)行10批次實驗，計算顏色去除率，其結(jié)果如表1所示。
[0040]表1不同批次下生物吸附劑對染料的顏色去除率
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于該磁性生物吸附劑是以米根霉菌體為吸附物質(zhì)，與混合鐵鹽溶液反應(yīng)后，加入茭白葉粉和固化劑固化后制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1-2.5:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于所述的混合鐵鹽為摩爾比為1: 1.5-2.5的FeSO4.7H20和FeCl3.6H20的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于所述的混合鐵鹽與米根霉菌體的重量比為2.5-3.5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所用的處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于米根霉菌體與混合鐵鹽溶液反應(yīng)的條件為將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，在40°C條件下攪拌反應(yīng)20-30min ;所述的攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所用的處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液后，攪拌的過程中緩慢滴加濃度為28%的氨水，氨水加畢再升溫至40°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于米根霉菌體與混合鐵鹽溶液在40°C反應(yīng)20-30min后再升溫至50_6(TC，在50_6(TC條件下反應(yīng)2_4h，最后加入茭白葉粉和固化劑進(jìn)行固化，再用去離子水洗滌至中性，抽濾，烘干，磨碎。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于所述的固化劑為三聚磷酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所用的處理印染廢水的磁性生物吸附劑，其特征在于固化時間為10-12h。
9.一種權(quán)利要求1所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 將米根霉菌體與混合鐵鹽溶液反應(yīng)后，加入茭白葉粉和固化劑固化后制備得到磁性生物吸附劑；其中，米根霉菌體和茭白葉粉的重量比為1-2.5:1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于處理印染廢水的磁性生物吸附劑的制備方法，其特征在于該方法具體包括以下步驟: 將米根霉菌體加入混合鐵鹽溶液中，在N2保護(hù)下，200-400轉(zhuǎn)/分條件下進(jìn)行攪拌過程中緩慢滴加濃度為28%的氨水,氨水加畢再升溫至40°C,反應(yīng)20-30min后再升溫至50-60 0C，在該條件下反應(yīng)2-4h，最后加入茭白葉粉和固化劑，固化10-12h，用去離子水洗滌至中性,抽濾,烘干，磨碎。
【文檔編號】B01J20/24GK103521192SQ201310482555
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】付永前, 朱華躍, 蔣茹, 尹龍飛, 李鑫 申請人:臺州學(xué)院