一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和在处理废水中的应用，具体方法为：将麦麸粉碎预处理后，接种浓度为5～15％的出芽短梗霉细胞液于20～30℃固态发酵48～120h，得到含有短梗霉多糖、出芽短梗霉菌体细胞和发酵麦麸残渣的重金属生物吸附剂。将制得的吸附剂用于处理工业废水，去除重金属离子，吸附金属离子的麦麸吸附剂可再分离回收重金属，进行资源化利用，以确保废水中的重金属污染物达标排放，不会产生二次污染，实现环境效益与经济效益双赢。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种重金属离子生物吸附剂及其制备方法和应用，具体地说是一种出芽短梗霉发酵麦麸吸附剂的制备方法及在废水处理中的应用。
技术介绍
空气、水和土壤中的有毒重金属，如铬锰，对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题。目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类:第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换法和膜分离法等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，近年来，关于“廉价”吸附剂去除重金属离子的研究很多，利用农业副产物，如木屑、树皮、谷壳、麦麸、玉米皮和玉米芯等作吸附剂去除溶液中重金属离子的研究备受关注，如麦麸中含有大量的纤维素及蛋白质等功能基团，可用于吸附或络合重金属离子，但是其吸附量却很小，限制了其在工业中的实际利用；科研工作者对麦麸进行了改性研究，或者活化制备成活性炭，增大其比表面积，从而增大其吸附量，但这样的改性都是经过酸、碱处理，易污染环境和处理成本高昂，限制了其在工业中的应用。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种以出芽短梗霉固态发酵麦麸制备的生物吸附剂的方法及其制得的吸附剂在处理废水中的应用十分有必要。一种重金属离子生物吸附剂的制备方法，所述吸附剂为麦麸吸附剂，其特征在于:包括以下步骤:(I)将麦麸60°C烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1: 3 (质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物；(2)取上述粉碎麦麸混合物与含0.1 % (重量份)NaH2PO4,0.1% (重量份)MgSO4,0.01% (重量份)VB1，pH值为6.0的营养水以1: 1.5 (麦麸混合物质量/营养水体积)的比例混合，在121°C条件下蒸煮0.5小时，得到麦麸预处理物；所述营养水的pH值利用浓度为0.lmol/L的HCl溶液进行调节；(3)将步骤⑵中得到的麦麸预处理物装入发酵池，接种麦麸预处理物的5?10%质量比的出芽短梗霉菌体细胞(菌体细胞体积/麦麸预处理物质量)，于20?25°C发酵I?3天后，按料水比1: 0.25向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25?30°C，再发酵3?5天后制得麦麸吸附剂。一种上述制备方法制得重金属离子生物吸附剂，主要由短梗霉多糖、出芽短梗霉菌体细胞和麦麸发酵残渣组成。一种应用上述重金属离子生物吸附剂处理废水的方法，将含重金属的废水注入麦麸吸附剂发酵池中，控制吸附剂和废水的比例为10: 100?60: 100(质量:体积)，废水中重金属的浓度为100?500mg/L，采用0.lmol/L H2SO4和NaOH调节其pH至1_7，进行吸附反应30-60min，检测废水中重金属含量达标后，再进行固液分离，排放达标的废水。本专利技术基于现有技术中解决含有重金属生产废水处理工艺中存在的问题，采用出芽短梗霉固态发酵麦麸处理含重金属的生产废水，可集麦麸、出芽短梗霉菌体、短梗霉多糖三者的吸附性于一体，且由于出芽短梗霉为食用安全性真菌，大大提高了对重金属的吸附性能和安全性，且固态发酵制备生物吸附剂，工艺简单、生产成本低廉，不产生环境污染物，且吸附重金属饱和后的麦麸吸附剂可以分离重金属，进行资源化利用，以确保废水中的重金属污染物达标排放，不会产生二次污染。吸附重金属饱和后的麦麸吸附剂可通过燃烧为发电提供能源，并回收重金属，燃烧灰渣作为生物有机肥辅料进行肥田，不造成污染环境的废水、废渣，同时充分利用了有用资源。实现环境效益与经济效益双赢。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】和实施例对本专利技术进行进一步说明。一种麦麸吸附剂的制备方法，包括以下步骤:(I)将麦麸60°C烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1: 3 (质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物；(2)取上述粉碎麦麸混合物与含0.1 % (重量份)NaH2PO4,0.1% (重量份)MgSO4,0.01% (重量份)VB1，pH值为6.0的营养水以1: 1.5 (麦麸混合物质量/营养水体积)的比例混合，在121°C条件下蒸煮0.5小时，得到麦麸预处理物；所述营养水的pH值利用浓度为0.lmol/L的HCl溶液进行调节；(3)将步骤⑵中得到的麦麸预处理物装入发酵池，接种麦麸预处理物的5?10%质量比的出芽短梗霉菌体细胞(菌体细胞体积/麦麸预处理物质量)，于20?25°C发酵I?3天后，按料水比1: 0.25 (麦麸预处理物质量/营养水体积)向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25?30°C，再发酵3?5天后制得麦麸吸附剂。一种应用上述重金属离子生物吸附剂处理废水的方法，将含重金属的废水注入麦麸吸附剂发酵池中控制吸附剂和废水的比例为10: 100?60: 100(质量:体积)，废水中重金属的浓度为100?500mg/L，采用0.lmol/L H2SO4和NaOH调节其pH至1_7，进行吸附反应30-60min，检测废水中重金属含量达标后，再进行固液分离，排放达标的废水。上述将废水注入麦麸发酵池时可连续或分批注入含重金属的废水，直至至麦麸吸附剂吸附饱和。作为优选方案，排放达标的废水后，还包括对含重金属麦麸吸附剂进行回收重金属的步骤；麦麸发酵池具有锥形假底出水口，待重金属废水检测达标后，打开出水口进行排放废水，回收含重金属麦麸。所述对含重金属麦麸吸附剂进行回收重金属，通过下述方法进行:将含重金属的麦麸剂经压干至含水量20-30%、干燥后焚烧，向燃烧灰渣中接种出芽短梗霉细胞液5-10% (细胞液的体积/灰洛质量)堆集培养10-20天，重金属进入溶液中，从而分离出重金属。进一步地，所述对含重金属麦麸吸附剂进行回收重金属，还可通过下述方法进行:将吸附有重金属的麦麸吸附剂进行填埋堆肥后，用于栽种芦苇，利用芦苇进行解除重金属离子。上述通过燃烧方法分离出重金属的灰渣可用作有机肥辅料进行肥田。上述利用利用芦苇进行解除重金属离子的方法可以是将重金属的麦麸经回收后填埋后用于栽种芦苇，或者堆肥后填埋用于栽种芦苇，也可作为盆栽景观芦苇的填料和肥料。本专利技术中出芽短梗霉菌体可通过下述方法制备得到:制备活化菌种培养基(g/L):马铃薯200、蔗糖20、蛋白胨5、琼脂粉20、pH自然、蒸馏水 1000mL、0.103MPa、灭菌 20min ；制备发酵培养基(g/L):蔗糖50、Na2HP045.0、酵母膏 2.0、MgSO4.7Η200.4、(NH4)2SO40.6、NaCl0.1、ρΗ6.5、蒸馏水 IOOOmL,0.103MPa、灭菌 20min ；将活化菌种培养基以2%的接种量接种到新鲜的发酵培养基中，控制pH6.0、30°C、150r/min摇瓶培养4d。IOOOOr离心5min,收集菌体,菌体经去离子水洗漆两遍，弃去上清，制得出芽短梗霉菌体。对比例1:未发酵麦麸对Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属离子生物吸附剂的制备方法，所述吸附剂为麦麸吸附剂，其特征在于：包括以下步骤：(1)将麦麸60℃烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1∶3(质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物；(2)取上述粉碎麦麸混合物与含0.1％(重量份)NaH2PO4，0.1％(重量份)MgSO4，0.01％(重量份)VB1，pH值为6.0的营养水以1∶1.5(麦麸混合物质量/营养水体积)的比例混合，在121℃条件下蒸煮0.5小时，得到麦麸预处理物；(3)将步骤(2)中得到的麦麸预处理物装入发酵池，接种麦麸预处理物的5～10％质量比的出芽短梗霉菌体细胞(菌体细胞体积/麦麸预处理物质量)，于20～25℃发酵1～3天后，按料水比1∶0.25向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25～30℃，再发酵3～5天后制得麦麸吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子生物吸附剂的制备方法，所述吸附剂为麦麸吸附剂，其特征在于:包括以下步骤: (1)将麦麸60°c烘干后粉碎，分别通过100目和40目分样筛，取100目和40目分样筛筛下的粉体以1: 3 (质量比)的比例进行混合均匀，制得粉碎麦麸混合物； (2)取上述粉碎麦麸混合物与含0.1 % (重量份)NaH2PO4,0.1 % (重量份)MgS04，0.01% (重量份)VB1，pH值为6.0的营养水以1: 1.5 (麦麸混合物质量/营养水体积)的比例混合，在121°C条件下蒸煮0.5小时，得到麦麸预处理物； (3)将步骤(2)中得到的麦麸预处理物装入发酵池，接种麦麸预处理物的5?10%质量比的出芽短梗霉菌体细胞(菌体细胞体积/麦麸预处理物质量)，于20?25°C发酵I?3天后，按料水比1: 0.25向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25?30°C，再发酵3?5天后制得麦麸吸附剂。2.如权利要求1重金属离子生物吸附剂的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述营养水的PH值利用浓度为0.lmol/L的HCl溶液进行调节。3.一种由权利要求1所述制备方法制得重金属离子生物吸附剂。4.一种应用权利要求3所述重金属离子生物吸附剂处理废...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓红，李锋，申玉香，李凤伟，薛峰，彭英云，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：