專利名稱：一種麥糟固定化小球的制備方法及利用其處理含鉛廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種麥糟固定化小球的制備及用于處理含鉛廢水的方法，該方 法能夠解決粉末狀麥糟處理含鉛廢水過程中難于沉降的技術(shù)難題，用該麥糟小
球處理l一100mg/L含鉛廢水能使其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從固定化技術(shù)問世以來，其正在以空前的速度向前發(fā)展，并不斷完善。 固定化技術(shù)具有效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理 所需的時(shí)間。如今已涉及到酶固定化、細(xì)胞(微生物、動(dòng)物、植物)固定化、 原生質(zhì)體固定化。其固定方法也是多種多樣，主要包括吸附法、交聯(lián)法、包埋 法等。
吸附法又稱載體結(jié)合法，操作簡(jiǎn)單，對(duì)細(xì)胞活性影響小，但所能固定的微 生物數(shù)量受所用載體的種類及其表面積的限制，反應(yīng)穩(wěn)定性和反復(fù)使用性差。 交聯(lián)法又稱無載體固定化法，使用該方法，微生物間的結(jié)合強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好， 經(jīng)得起溫度和pH值等的劇烈變化。但同時(shí)因固定化反應(yīng)條件劇烈，因而酶活 性有所降低，再加上交聯(lián)劑大都較昂貴，所以交聯(lián)法的應(yīng)用受到一定限制。目 前研究較多的是包埋法固定化技術(shù)，且其應(yīng)用也比較成熟。根據(jù)載體材料和方 法的不同，包埋法分為凝膠包埋法和半透膜包埋法。凝膠包埋法是將細(xì)胞包埋 在各種凝膠內(nèi)部的微孔中而使細(xì)胞固定的方法。半透膜包埋法是將細(xì)胞包埋在 由各種高分子聚合物制成的小球內(nèi)而使細(xì)胞固定的方法。目前工業(yè)應(yīng)用上以凝 膠包埋法固定細(xì)胞最為廣泛，主要是它具有以下特點(diǎn)①方法簡(jiǎn)便，將細(xì)胞與 單體或聚合物一起聚凝，細(xì)胞被包埋在形成的聚合物之中。②條件溫和，可選 用不同的聚合物載體，不同的包埋系統(tǒng)和條件，以保持細(xì)胞的酶催化活性。③ 細(xì)胞不易滲漏，穩(wěn)定性好。④有較高的細(xì)胞容量，聚合體中的細(xì)胞含量可達(dá) 50% 70%。常見的凝膠包埋法有海藻酸鈉包埋法、聚乙烯醇包埋法、聚丙烯酰 胺包埋法、明膠包埋法等。以上固定化技術(shù)均在某些方面存在一定的不足，如 載體結(jié)合法制備容易，載體可再生，但被固定的微生物活性相對(duì)較低，微生物與載體的結(jié)合程度不夠牢固；交聯(lián)固定法和包埋固定法制備較困難，載體不能 再生，但其固定化強(qiáng)度高，為獲得較高固定化強(qiáng)度和較高微生物活性的固定化
微生物，通常采用"兩法結(jié)合"的改進(jìn)方法，如載體結(jié)合法+包埋法用載體
結(jié)合固定化方法將微生物吸附到載體上，再利用高分子聚合物進(jìn)行包埋。實(shí)際 中也常將幾種載體混合使用，利用各自的優(yōu)點(diǎn)以提高使用效率?；旌陷d體法有 效地緩解了實(shí)際固定成球難、易破碎、活性喪失等難題。
麥糟又稱啤酒糟，是啤酒廠最大的副產(chǎn)物，占廢棄物總量的80%以上，其 主要成份是麥芽糖，粗蛋白含量在25%左右，粗纖維含量在17%以上，這些功 能基團(tuán)可用于吸附或絡(luò)合重金屬離子。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國(guó)啤酒產(chǎn)量就達(dá)3186 萬噸，年產(chǎn)干糟量達(dá)175萬噸以上，預(yù)計(jì)今后啤酒產(chǎn)量還將大幅度增長(zhǎng)。這些麥 糟在我國(guó)一直沒有得到很好利用，大部分啤酒廠一般直接將濕麥糟低價(jià)出售給農(nóng) 戶用作詞料，少數(shù)廠家將濕麥糟干燥后作為飼料銷售，收益甚微。甚至有些廠家 以廢棄物的形式直接排放濕麥糟，這既浪費(fèi)了寶貴資源又污染了環(huán)境，因此積極 開展麥糟的綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
為克服吸附法所能固定的微生物數(shù)量受所用載體的種類及其表面積的限制， 反應(yīng)穩(wěn)定性和反復(fù)使用性差等缺點(diǎn)；交聯(lián)法固定化反應(yīng)條件劇烈，因而活性有所 降低，再加上交聯(lián)劑大都較昂貴，所以交聯(lián)法的應(yīng)用受到一定限制的缺點(diǎn)；本發(fā) 明提供一種麥糟固定化小球的制備方法及利用麥糟固定化小球處理含鉛廢水 的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的-
一種麥糟固定化小球的制備方法，將麥糟進(jìn)行水洗以洗去表面的雜質(zhì)，于 60。C干燥8 12小時(shí)，研碎，過270um ( 50目)篩；將包埋劑海藻酸鈉和明膠 加入到水中加熱攪拌溶解，冷卻；將過篩的麥糟加入到冷卻后的包埋劑溶液中攪 拌形成混合溶液，其中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 10%的麥糟、1 3%的海藻酸鈉、l 2%的明膠，其余是水；利用蠕動(dòng)泵將混合溶液壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 4%的氯化轉(zhuǎn)溶 液中進(jìn)行交聯(lián)，15 20小時(shí)，形成麥糟固定化小球(其外觀、表面形貌及內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如附圖2， 3,4所示)。
利用麥糟固定化小球處理含鉛廢水，固定化小球吸附鉛一再生。調(diào)節(jié)l 10(kg/L含鉛廢水的pH值為3 6，控制溫度20 45t:，將制備好的麥糟固定化 小球與含鉛廢水按質(zhì)量體積比1: 10的比例混合，在120轉(zhuǎn)/分鐘的速度下振蕩30 120分鐘，去除廢水中鉛離子，上清液鉛離子濃度達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放 標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)，排放或回用。麥糟小球用0.1 2mol/L的稀鹽酸解吸再 生，重復(fù)使用。
本發(fā)明將海藻酸鈉和明膠混合作為載體使用，利用各自的優(yōu)點(diǎn)，將麥糟制成 一種性能優(yōu)良的固定化小球吸附劑，用于處理含鉛廢水，有效地緩解了固定成球 難、易破碎等難題，真正實(shí)現(xiàn)了 "以廢治廢"。
本發(fā)明利用海藻酸鈉和明膠混合的高分子載體將麥糟粉末截留在高分子網(wǎng) 絡(luò)內(nèi)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能防止麥糟粉末滲出，解決了粉未狀麥糟處理重金屬?gòu)U水過程 中難以沉降的技術(shù)難題。處理工藝以含鉛廢水為處理對(duì)象，以麥糟小球作為吸附 劑，因麥糟中含有大量的功能基團(tuán)，如羥基、羧基仲 基等易與金屬鉛離子 結(jié)合。吸附處理后，上清液鉛離子濃度達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)，麥糟小球進(jìn)行解吸再生，重復(fù)使用。廢水處理過程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便， 小球可再生使用，處理后的水可進(jìn)一步回用。


圖1:麥糟小球的制備及處理含鉛廢水工藝流程示意圖2:麥糟小球外觀圖3:麥糟小球表面形貌；
圖4:麥糟小球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街荚谶M(jìn)一步說明本發(fā)明，而不皿本發(fā)明的限定。 實(shí)施例1
步驟一，lg海藻酸鈉和1. 5g明膠加入到lOOmL水中加熱攪拌溶解，冷卻； 將10g麥糟加入到冷卻后的包埋劑溶液中攪拌形成混合溶液；利用蠕動(dòng)泵將混合 溶液壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氯化轉(zhuǎn)溶液中進(jìn)行交聯(lián)，形成麥糟固定化小球。
步驟二將麥糟固定化小球與含鉛10、 20、 40、 60、 80mg/L的廢水按質(zhì)量體 積比l: IO的比例進(jìn)行混合，溫度25'C，振蕩速率120轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間90分鐘， 處理后水中鉛離子濃度分別為0.21、 0.53、 0.86、 0.91、 0.95mg/L，去除率高 于98%，出水中殘留鉛離子濃度低于國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996， lmg/L)。
實(shí)施例2
麥糟、空白小球、麥糟固定化小球處理含鉛廢水效果對(duì)比。所用麥糟為預(yù)處理后麥糟?？瞻仔∏蛑谱鞣椒閷g海藻酸鈉和1. 5g明膠 加入到lOOmL水中加熱攪拌溶解，冷卻，形成混合溶液；利用蠕動(dòng)泵將混合溶液 壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氯化轉(zhuǎn)溶液中進(jìn)行交聯(lián)，形成麥糟固定化小球。麥糟固定 化小球制作方法同實(shí)施例l。
將麥糟、空白小球、麥糟固定化小球與含鉛20mg/L的廢水按質(zhì)量體積比l: IO的比例進(jìn)行混合，溫度25-C，振蕩速率120轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間90分鐘，處理后 水中鉛離子濃度分別為5. 44、 17. 48和0. 53mg/L,去除率分別為72. 8%、 1.26% 和97. 35%。麥糟固定化小球處理含鉛廢水，出水中殘留鉛離子濃度低于國(guó)家《污 水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996， lmg/L)。
實(shí)施例3
按實(shí)施例1制備麥糟固定化小球，將麥糟固定化小球與含鉛20mg/L的廢水 按質(zhì)量體積比l: IO的比例進(jìn)行混合，溫度25-C,振蕩速率120轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間 90分鐘；反應(yīng)后將小球與取出，洗凈；用0. 5mol/L的稀鹽酸解吸再生，重復(fù)使 用5次；處理20mg/L的含鉛廢水，每次的去除率仍可達(dá)到95%以上。
權(quán)利要求
1. 一種麥糟固定化小球的制備方法，其特征在于將麥糟進(jìn)行水洗后于60℃干燥8～12小時(shí)，研碎，過270μm篩；將包埋劑海藻酸鈉和明膠加入到水中加熱攪拌溶解，冷卻；將過篩的麥糟加入到冷卻后的包埋劑溶液中攪拌形成混合溶液，其中麥糟的質(zhì)量含量為6～10％、海藻酸鈉的質(zhì)量含量為1～3％、明膠的質(zhì)量含量為1～2％的明膠，其余為水；利用蠕動(dòng)泵將混合溶液壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～4％的氯化鈣溶液中進(jìn)行交聯(lián)，15～20小時(shí)，形成麥糟固定化小球。
2. —種利用權(quán)利要求1所述麥糟固定化小球處理含鉛廢水的方法，其特征 在于調(diào)節(jié)含鉛廢水的PH值為3 6，控制溫度20 45-C，將麥糟固定化小球與 含鉛廢水按質(zhì)量體積比1: 10的比例混合，在120轉(zhuǎn)/分鐘的速度下振蕩30 120 分鐘，去除廢水中鉛離子，上清液排放或回用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于本發(fā)適合于處理含鉛l 100mg/L的含鉛廢水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于處理含鉛廢水后的麥糟固定 化小球用0.1 2mol/L的稀鹽酸解吸再生。
全文摘要
一種麥糟固定化小球的制備方法及利用其處理含鉛廢水的方法。將麥糟進(jìn)行水洗后于60℃干燥，研碎，過篩；將過篩的麥糟加入到海藻酸鈉和明膠溶液中，形成麥糟固定化小球；調(diào)節(jié)含鉛廢水的pH值為3～6，控制溫度20～45℃，將麥糟固定化小球與含鉛廢水按質(zhì)量體積比1∶10的比例混合，振蕩，去除廢水中鉛離子。采用本發(fā)明處理含鉛廢水，金屬離子的去除率高達(dá)97％，允許進(jìn)水金屬離子濃度達(dá)100mg/L，固定化小球可以再生使用。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101428870SQ20081014386
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者兵 彭, 李青竹, 楊志輝, 柴立元, 王云燕, 王海鷹, 靜 趙, 閔小波, 燕 黃 申請(qǐng)人:中南大學(xué)