一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂及其制备方法。本发明专利技术提供的改性生物吸附剂为白腐真菌菌种在液体培养基中培养3

【技术实现步骤摘要】
一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微塑料吸附剂
，具体涉及一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]在传统塑料造成的污染中，水中的微塑料(塑料颗粒<5mm)因其含量高、对生态系统的危害大，近年来受到广泛关注。目前的污水处理过程中，机械处理、生物处理和化学氧化处理等方式都会将污水中直径小于100μm的微塑料进一步降解成直径小于10μm的更小的微塑料，这些微塑料极难去除，严重扰乱了水生环境和生态系统。因此，研发一种高效且环保的途径来吸附水体中小于10μm的微塑料是废水处理的迫切需求。
[0003]现有技术已知真菌菌丝体是一种极具潜力的水体净化吸附剂，采用白腐真菌制备的生物吸附剂已经被用于废水处理，如中国专利CN104645941A公开了一种白腐真菌菌丝体生物吸附剂的制备方法及其应用，是将白腐真菌培养生长的菌丝体干燥后进行粉碎或改性处理，制备为粒径≤200目的粉末得到生物吸附剂，用于吸附处理水体环境中的染料。但是染料与微塑料有本质区别，与白腐真菌吸附染料主要靠表面吸附络合作用、草酸盐微沉淀作用和还原作用不同，微塑料颗粒直径比较大，性质也比较稳定，虽然容易被菌丝体的多孔结构捕获，但也容易脱落，这成为制约生物吸附剂应用在处理水体环境微塑料方面的关键制约因素。
[0004]本研究团队在研发用于去除水体环境中微塑料的生物吸附剂时，发现用白腐真菌来吸附微塑料时，尽管潜力巨大，但真当菌丝体和微塑料的重量比为1:1.5时，微塑料吸附量达到最大值，即使微塑料负载量进一步增加，吸附效果却没有显着增加。另外，使用白腐真菌做生物吸附剂时，在pH 5
‑
11的水体环境中使用效果远不如pH 3的水体环境，但真实废水的pH值通常在6到9之间。因此，需要对白腐真菌制备的生物吸附剂进行进一步的修饰，拓宽白腐真菌生物吸附剂的使用范围、增强其在真实废水中对微塑料的吸附效果。

技术实现思路

[0005]为了解决以上问题，本专利技术提出一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂及其制备方法。
[0006]本专利技术提供的基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，所述改性生物吸附剂为白腐真菌菌种在液体培养基中培养3
‑
5天后长成菌球，将所述菌球过滤掉培养基并清洗后冻干，再接枝EPTAC(2,3
‑
环氧丙基三甲基氯化铵)后清洗冻干获得的菌块。
[0007]进一步，所述接枝EPTAC的方法是：在所述冻干菌球中加入水、EPTAC、NaOH，于20
‑
30℃反应1
‑
2小时，所述冻干菌球:EPTAC:NaOH:水按重量比为20:1～1.5:1～1.5:40。
[0008]进一步，所述白腐真菌包括拟蜡菌属、灵芝属、原毛平革菌属、耙齿菌属、侧耳属、栓菌属、亚卧孔菌属的其中一种或数种。
[0009]进一步，所述菌球由菌丝体交错构成，所述菌丝体上具有胞外聚合物，所述胞外聚
合物为由多糖和蛋白质组成的凝胶状交联网状结构。
[0010]进一步，所述菌球具有菌丝体之间交错构成多孔结构，所述多孔结构的孔隙直径为3
‑
30μm。
[0011]进一步，所述液体培养基为土豆液体培养基。
[0012]进一步，所述白腐真菌菌种在液体培养基中培养3天。
[0013]进一步，所述吸附剂的制备方法包括如下步骤：
[0014]1)制备土豆液体培养基；
[0015]2)从培养好的白腐真菌平板中挑取菌种接种至土豆液体培养基；
[0016]3)在150rpm、30℃的摇床中经过菌丝体萌发生长3天后长成菌球；
[0017]4)用7层纱布过滤掉培养基，去离子水冲洗3次；
[0018]5)将冲洗干净的菌球于
‑
20℃12小时冻干；
[0019]6)冻干后的菌球中加入EPTAC、NaOH和水，25℃反应1小时，所述冻干菌球:EPTAC:NaOH:水的重量比为20:1:1:40；
[0020]7)用7层纱布过滤掉培养基，去离子水冲洗3次；
[0021]8)将冲洗干净的菌球于
‑
20℃12小时冻干为菌块，即为所述基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，密封包装后于室温下存放。
[0022]本专利技术提供的基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂应用在去除水体环境微塑料上。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]1、本专利技术成功地将白腐真菌菌丝体改性为带正电荷，提高了用白腐真菌菌丝体制备的吸附剂对水体环境中微塑料的吸附效果，拓宽了适用范围。白腐真菌菌丝体的Zeta电位为
‑
9.86
±
0.42mV，可以与具有负Zeta电位的微塑料形成静电排斥(PP为
‑
24.86
±
1.50mV，PS为
‑
34.73
±
2.86mV，PE为
‑
25.27
±
0.81mV，PET为
‑
29.23
±
2.48mV)，从而阻碍菌丝体与微塑料之间形成密切的相互作用。而且菌丝体的Zeta电位随着pH值的变化而变化，在pH值为3时带正电荷，但在pH值为5
‑
11时带负电荷，因此水体环境的pH值对菌丝体吸附微塑料有显著影响。菌丝体在PP、PS、PE和PET上的吸附容量在pH 3时分别为0.87、1.80、1.59和1.38g g
‑
1，是pH 7的1.3
‑
2.3倍，因此菌丝体带正电荷有利于微塑料吸附。本专利技术通过将EPTAC接枝到菌丝体的胞外聚合物的羟基上实现菌丝体带正电荷。与白腐真菌菌丝体制备的生物吸附剂相比，本专利技术的接枝了EPTAC的菌丝体对微塑料PP、PS、PE和PET吸附能力分别为1.36、2.49、2.05和1.95g g
‑1，均比未接枝的菌丝体提高近2倍。而且接枝了EPTAC的菌丝体在处理水体中微塑料时，吸附时间在240分钟内达到平衡，比未接枝的菌丝体短480分钟。经接枝了EPTAC的菌丝体吸附处理后的含微塑料的水变得清澈，没有任何明显可见的微塑料，比未接枝EPTAC的菌丝体表现出更优异的微塑料去除能力。
[0025]2、本专利技术的改性白腐真菌吸附剂与其他已报道的高效微塑料吸附剂相比，具有更高的去除微塑料的能力。与现有技术中已报道的高效微塑料吸附剂，例如生物炭、超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPION)、磁性碳纳米管(M
‑
CNT)、聚氯化铝
‑
聚丙烯酰胺(PAC
‑
PAM),纤维素
‑
聚乙烯亚胺(CE
‑
PEI)，和纳米Fe3O4等相比，本专利技术的接枝了EPTAC的白腐真菌菌丝体具有更高的去除微塑料的能力，微塑料吸附能力显着增加了1.5至12.5倍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，其特征在于，所述改性生物吸附剂为白腐真菌菌种在液体培养基中培养3
‑
5天后长成菌球，将所述菌球过滤掉培养基并清洗后冻干，再接枝EPTAC后清洗冻干获得的菌块。2.根据权利要求1所述基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，其特征在于，所述接枝EPTAC的方法是：在所述冻干菌球中加入水、EPTAC、NaOH，于20
‑
30℃反应1
‑
2小时，所述冻干菌球: EPTAC: NaOH:水按重量比为20:1~1.5:1~1.5:40。3.根据权利要求1所述基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，其特征在于，所述白腐真菌包括拟蜡菌属、灵芝属、原毛平革菌属、耙齿菌属、侧耳属、栓菌属、亚卧孔菌属的其中一种或数种。4.根据权利要求1所述基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，其特征在于，所述菌球由菌丝体交错构成，所述菌丝体上具有胞外聚合物，所述胞外聚合物为由多糖和蛋白质组成的凝胶状交联网状结构。5.根据权利要求1所述基于吸附水中微塑料的改性生物吸附剂，其特征在于，所述菌球具有菌丝体之间交错构成多孔结构，所述多孔结构的孔隙直径为3
‑
30<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，张旭，卢雪松，张高越，
申请(专利权)人：武汉鼎创宏生生物科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：