一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將含蛋白質(zhì)的花生藤蔓改性，具體工藝包括花生藤蔓洗凈、粉碎、酵母菌處理以及環(huán)糊精復(fù)合等。本發(fā)明制備的生物質(zhì)砷吸附材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不涉及化學(xué)處理，工藝過(guò)程綠色、環(huán)保；（2）制備的生物質(zhì)砷吸附材料純天然，可降解；（3）充分利用酵母菌及環(huán)糊精對(duì)五價(jià)砷離子的螯合、吸附作用，將五價(jià)砷離子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五價(jià)砷離子，是活性炭的8.5倍。本發(fā)明制備的生物質(zhì)砷吸附材料既可用于工業(yè)企業(yè)含砷離子廢水處理，也可用于飲用水裝置，產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]受砷污染地下水體的修復(fù)問(wèn)題已引起世界范圍的廣泛研究和關(guān)注。目前飲用水中砷的去除方法主要有混凝、吸附、離子交換和膜方法等。其中吸附法因方法簡(jiǎn)單、效果可靠而成為飲用水除砷的首選方法。目前常見(jiàn)的吸附劑有含鐵吸附劑、含鋁吸附劑等，它們具有吸附容量大、除砷效果好等優(yōu)點(diǎn)，但因成本較高而難以推廣(工業(yè)用水與廢水，2005，36 (6)，35-38)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，而且我國(guó)的地方性飲水型砷中毒病區(qū)多為經(jīng)濟(jì)不(欠)發(fā)達(dá)地區(qū)，居民相對(duì)分散，不利于集中供水，因此應(yīng)用價(jià)格低廉、來(lái)源豐富的生物質(zhì)材料來(lái)修復(fù)高砷飲用水在我國(guó)具有廣闊的前景(安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36 (20)，8801-8802)。
[0003]生物質(zhì)纖維素是自然界最豐富的高分子生物材料(離子交換與吸附，2010，26(2)，187-192)，可與許多金屬離子螯合，因此被廣泛用于水處理工業(yè)，吸附水中砷離子，具有比表面積大、易形成親水性環(huán)境、吸附和解吸速率快、再生能力強(qiáng)、凈化徹底等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]微生物(如細(xì)菌、酵母菌、水藻、真菌等)也是一類環(huán)境友好型吸附材料，并且材料廉價(jià)易得，在吸附砷方面有著廣泛的應(yīng)用前景。在使用前對(duì)材料進(jìn)行物理或化學(xué)處理可以改善其吸附性能，物理方法一般有熱處理、高壓滅菌、冷凍干燥等，化學(xué)方法包括加酸、加堿或有機(jī)試劑等。利用微生物的活性改變砷的存在狀態(tài)，將三價(jià)As (III)離子氧化成為五價(jià)As(V)離子，再結(jié)合其他化學(xué)試劑(如活性炭等)以達(dá)到對(duì)砷的有效吸附。
[0005]花生藤蔓中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，據(jù)分析測(cè)定，匍匐生長(zhǎng)的花生藤蔓莖葉中含有12.9%的粗蛋白質(zhì)、2%的粗脂肪、46.8%的碳水化合物，其中花生葉中的粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)20%。
[0006]本發(fā)明的創(chuàng)新性在于:(I)利用花生藤蔓富含蛋白質(zhì)的特點(diǎn)，將其用酵母菌處理，花生藤蔓的蛋白質(zhì)寄養(yǎng)著大量酵母菌，對(duì)提高花生藤蔓的砷吸附能力有促進(jìn)作用；(2)環(huán)糊精分子與五價(jià)As (V)離子具有極強(qiáng)的親和性，利用花生藤蔓細(xì)胞壁的空隙與環(huán)糊精相匹配的特點(diǎn)，將環(huán)糊精分子鑲嵌在花生藤蔓中，進(jìn)一步提高了花生藤蔓對(duì)砷的吸附能力；(3)制備的花生藤蔓生物質(zhì)吸附材料對(duì)五價(jià)砷離子的吸附量高達(dá)156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五價(jià)砷離子,是活性炭的8.5倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將含蛋白質(zhì)的花生藤蔓改性，具體工藝包括花生藤蔓洗凈、粉碎、酵母菌處理以及環(huán)糊精復(fù)合等。本發(fā)明制備的生物質(zhì)砷吸附材料具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)不涉及化學(xué)處理，工藝過(guò)程綠色、環(huán)保；(2)制備的生物質(zhì)砷吸附材料純天然，可降解；(3)充分利用酵母菌及環(huán)糊精對(duì)五價(jià)砷離子的螯合、吸附作用，將五價(jià)砷離子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156!1五價(jià)砷離子，是活性炭的8.5倍。本發(fā)明制備的生物質(zhì)砷吸附材料既可用于工業(yè)企業(yè)含砷離子廢水處理，也可用于飲用水裝置，產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊。
[0008]本發(fā)明提出的生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法，其特征在于:
[0009]I)清潔花生藤蔓:將花生藤蔓漂洗、烘干；
[0010]2)花生藤蔓粉碎:將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；
[0011]3)酵母菌處理:將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于20?40°C放置48?64小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ；
[0012]4)環(huán)糊精復(fù)合:將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中60?90分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為0.3%?1.5%。
[0013]將生物質(zhì)砷吸附材料置于含砷廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量。
[0014]將上述吸附砷離子的生物質(zhì)材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此多個(gè)循環(huán)，直至生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量小于初次吸附量的75%。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為生物質(zhì)砷吸附材料的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明
[0017]實(shí)施例1
[0018]將花生藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于20°C放置48小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中60分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于20°C干燥4小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為0.8%。
[0019]將0.2g生物質(zhì)砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量為129mg/g，即每克吸附材料可吸附129mg砷離子。
[0020]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此10個(gè)循環(huán)，生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量仍達(dá)98mg/g，大于初次吸附量的75%。[0021]實(shí)施例2
[0022]將花生藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于40°C放置64小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中90分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于40°C干燥8小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為0.3%。
[0023]將0.2g生物質(zhì)砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量為156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg砷離子。
[0024]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此10個(gè)循環(huán)，生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量仍達(dá)124mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0025]實(shí)施例3
[0026]將花生藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于30°C放置56小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中70分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于30°C干燥6小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為1.5%。
[0027]將0.2g生物質(zhì)砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量為143mg/g，即每克吸附材料可吸附143mg砷離子。
[0028]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此10個(gè)循環(huán)，生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量仍達(dá)115mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0029]實(shí)施例4
[0030]將花生藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于20°C放置60小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中80分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于40°C干燥5小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為1.2%。
[0031]將0.2g生物質(zhì)砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量為153mg/g，即每克吸附材料可吸附153mg砷離子。
[0032]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此10個(gè)循環(huán)，生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量仍達(dá)122mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0033]實(shí)施例5
[0034]將花生藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于40°C放置50小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中90分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于40°C干燥6小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為0.8%。
[0035]將0.2g生物質(zhì)砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時(shí)，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過(guò)濾，通過(guò)檢測(cè)溶液中殘留砷離子量，得出生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量為lllmg/g，即每克吸附材料可吸附Illmg砷離子。
[0036]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質(zhì)砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進(jìn)行砷離子吸附。如此10個(gè)循環(huán)，生物質(zhì)砷吸附材料的砷離子吸附量仍達(dá)88mg/g，大于初次吸附量的75%。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)砷吸附材料的制備方法，其特征在于: 1)清潔花生藤蔓:將花生藤蔓漂洗、烘干； 2)花生藤蔓粉碎:將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒; 3)酵母菌處理:將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規(guī)格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時(shí)，于20?40°C放置48?64小時(shí)，過(guò)濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ； 4)環(huán)糊精復(fù)合:將酵母菌處理的花生藤蔓置于環(huán)糊精水溶液中60?90分鐘，取出，過(guò)濾，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小時(shí)，得生物質(zhì)砷吸附材料；其中，環(huán)糊精水溶液的質(zhì)量濃度為0.3%?1.5%。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103433001SQ201310367023
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請(qǐng)人:太倉(cāng)碧奇新材料研發(fā)有限公司