一种重金属吸附剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。所述重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁0.01g至0.05g。其制备方法，包括以下步骤：(1)用SRB培养基培养活性硫酸盐还原菌，制得菌悬液；(2)将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1:1:30～50混合，利用氯化钙将混合液固定在片状基底表面；(3)置于步骤(1)中制备的菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养3～5天。本发明专利技术提供的重金属吸附剂，尤其是应用于吸附六价铬离子，吸附效果好，持续性佳，易于回收处理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。所述重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁0.01g至0.05g。其制备方法，包括以下步骤：(1)用SRB培养基培养活性硫酸盐还原菌，制得菌悬液；(2)将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1:1:30～50混合，利用氯化钙将混合液固定在片状基底表面；(3)置于步骤(1)中制备的菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养3～5天。本专利技术提供的重金属吸附剂，尤其是应用于吸附六价铬离子，吸附效果好，持续性佳，易于回收处理。【专利说明】一种重金属吸附剂、其制备方法及应用
本专利技术属于固体吸附剂领域，更具体地，涉及一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。
技术介绍
吸附法是目前被认为处理含重金属废水既高效又经济的方法之一，吸附过程在设计和操作方面具有灵活性，由于吸附有时是可逆的，可以再生吸附剂进行解吸。主要的吸附剂有活性炭类、碳纳米材料、粉煤灰、蒙脱土、高岭土、吸附树脂、活性污泥、生物吸附剂及其他低价吸附剂。其中生物吸附剂因其具有来源广泛、成本低和高效快速吸附等特性被广泛研究，具有良好的应用前景，更适合处理重金属离子含量较少的废水。 硫酸盐还原菌是一种具有还原作用的生物细菌，能够还原硫酸根并产生H2S，H2S与水溶液中的重金属离子反应形成溶解度很低的金属硫化物沉淀，具有生物沉淀功能，同时自身也具有吸附功能。因此常应用于含重金属废水的处理。 但吸附处理后的金属离子附着在SRB表面，游离于水中，分离较为困难，而且常用的SRB生物吸附剂中细菌是经过干燥、粉碎处理的死细胞，不具有生物活性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用，其目的在于利用活性硫酸盐还原菌的生物矿化作用，吸附重金属离子，尤其是铬离子，由此解决现有的重金属吸附剂仅能吸附效果不佳且分离困难的技术问题。 为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁0.0ig至0.05g。 优选地，所述重金属吸附剂，其每平方厘米含有所述活性硫酸盐还原菌105至107个。 优选地，所述重金属吸附剂，其片状基底为无纺布。 优选地，所述重金属吸附剂，其凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比1:30?50的混合物。 优选地，所述重金属吸附剂，其凝胶培养基含有铁单质，优选为铁粉。 按照本专利技术的另一方面，提供了一种所述的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤: (1)用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行培养，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液，菌悬液中SRB的浓度范围为102?103个/毫升； (2)将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1:1:30?50混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基； (3)将步骤(2)中制得的固定化培养基，置于步骤(1)中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养3?5天取出，即制得所述重金属吸附剂。 优选地，所述制备方法，其步骤(1)所述活性硫酸盐还原菌培养包括活化培养和扩大培养，所述扩大培养接种比例为1:7至1:8。 优选地，所述制备方法，其步骤(2)所述氯化钙为氯化钙溶液，浓度在20g/l至40g/L之间。 按照本专利技术的另一方面，提供所述重金属吸附剂应用于吸附六价铬离子。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果: (1)本专利技术通过将SRB培养基固定在无纺布表面，经过在SRB菌悬液生物矿化作用后得到的生物矿化吸附剂，保证菌种的活性，利用微生物的新陈代谢的生物矿化产物和自身氧化还原作用实现重金属的解毒和收集。此外SRB的胞外聚合物对重金属离子也具有吸附作用，胞外聚合物的主要成分包括多糖、蛋白质、腐殖质、糖醛酸、核酸和脂类等，这些组分中含有-C00H、-NH2、-SH、-0H和P043_等官能团，对重金属离子具有静电吸附作用。因此本专利技术提供的重金属吸附剂，尤其是对于六价铬离子具有良好持续的吸附沉淀效果。 (2)本专利技术提供的重金属吸附剂，含有铁单质，铁单质一方面可作为硫酸盐还原菌的代谢原料，从而维持其活性，起到持续矿化作用，维护重金属吸附效果，另一方面单质铁作为促进剂能起到催化重金属离子反应的作用，重金属离子的处理效率。 (3)本专利技术提供的重金属吸附剂，呈片状，规格可通过片状基底自由控制，分离方便，便于进一步处理或回收。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术提供的重金属吸附剂结构示意图； 图2是实施例4重金属吸附剂吸附前的场发射扫描电镜图，其中图2a是300倍数场发射扫描电镜图，图2b是1000倍数场发射扫描电镜图； 图3是实施例4重金属吸附剂吸附后的场发射扫描电镜图，其中图3a是300倍数场发射扫描电镜图，图3b是1000倍数场发射扫描电镜图； 图4是实施例4重金属吸附剂吸附前后的X光电子能谱图； 图5是实施例4重金属吸附后Cr 2p谱图。 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1为片状基底，2为凝胶培养基。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 本专利技术提供的重金属吸附剂，结构如图1所示，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁0.01?0.05g。所述重金属吸附剂每平厘米含有所述活性硫酸盐还原菌105?107个。所述凝胶培养基含有铁单质，优选为铁粉。 所述片状基底优选为无纺布。 所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比1:30?50的混合物。其中，SRB培养基组成如下:氯化铵1.00g,七水硫酸镁1.00g，六水氯化钙0.06g，硫酸钠2.00g,乳酸钠4.0mL,酵母提取液0.05g,蒸馏水1000mL ;其制备方法如下:将SRB组成原料均匀混合，得到溶液，用氢氧化钠调pH至7.0?7.2，在0.12X 105Pa的高压蒸汽下，灭菌20min，快速冷却至37°C左右，即制得SRB培养基，恒温保存备用。 本专利技术提供的重金属吸附剂，其制备方法包括以下步骤: (1)用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行活化培养和扩大培养，扩大培养接种比例为1:7至1: 8，菌悬液中SRB的浓度范围为102?103个/mL ;，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液； (2)将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1:1:30?50混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基；氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属吸附剂，其特征在于，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁0.01g至0.05g。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏芳，陈蕾，罗逸，郑碧娟，薛改凤，朱书景，秦双，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42