CN102658093A

CN102658093A - 一种高效重金属生物吸附剂的制备方法及其对水体重金属污染的治理技术

Info

Publication number: CN102658093A
Application number: CN2012101535052A
Authority: CN
Inventors: 徐恒; 刘颖逸
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明属于资源环境技术领域中的一种水体重金属污染的生物治理技术，是将经过特殊化学处理的食用蕈菌组织制得的重金属生物吸附剂加入重金属污染水体中，经过吸附从而将污水中的重金属离子从水体中去除的方法。本发明充分利用了食用蕈菌产量大、廉价易得，化学处理手段成本低、易操的优势，制备出能够高效吸附水体重金属离子的生物吸附剂，其对水体中重金属离子的去除率能够达到95~99%。

Description

一种高效重金属生物吸附剂的制备方法及其对水体重金属污染的治理技术

技术领域

本发明属于资源环境技术领域，具体涉及利用蕈菌生物吸附剂吸附水体中主要污染物（重金属污染）的生物吸附治理技术。

背景技术

随着社会的发展和工业化进程的推进，工业废水的大量排放导致我国水环境状况日益恶化，其中由电镀、冶金等工业废水排放所引起的水体重金属污染已经成为人们关注的焦点之一。对于重金属污水的处理目前所用的传统方法主要有：化学沉淀法,离子交换法,薄膜分离法,反渗透法,电渗析法等。相对于这些花费昂贵的处理方法，吸附处理方法成本低廉，工艺简单，易于控制，已经为人们广泛应用。如今，制备新型高效低成本的重金属吸附剂逐渐成为重金属污水处理的关键技术之一。如今用于重金属污水处理的吸附剂类型可分为物理吸附剂、化学吸附剂和生物吸附剂三大类。其中生物吸附剂因具有成本低，数量大、品种多、吸附量大、易操作、可再生等特点越来越受到人们重视。目前报道的可用于重金属废水处理的生物吸附剂有麦麸、玉米芯、木屑、秸秆等植物材料及一些真菌菌体。

发明内容

本发明则是利用我国国内产量非常大的食用蕈菌组织作为吸附剂原材料，经过特殊的化学处理后能够高效吸附水体中重金属而提出来的新型高效重金属生物吸附剂治理方法。

技术方案

该目的是通过下述方案来实现的：收集食用蕈菌组织——将获得的食用蕈菌晾晒或烘干——将烘干的蕈菌组织粉碎成细粉——用0.5M NaOH在25℃下对其进行改性处理24h，其中NaOH与蕈菌组织质量比为2:5——用水清洗至中性——50至80℃干燥——粉碎过200目筛，颗粒直径＜74μm——制成高效重金属吸附剂——将该吸附剂加入待处理的重金属废水中——经充分吸附可去除95~99%的重金属离子——取出已饱和的吸附剂，经0.1M的稀酸溶液洗脱吸附的重金属——用水将吸附剂冲洗至中性——烘干，重复使用——废弃的吸附剂收集后，放入沼气池进行生物减量处理——沼液化学处理并达标后排放——沼渣集中填埋。上述方案中，经稀酸溶液洗脱后，可以对贵重金属离子进行回收，经稀酸溶液洗脱再生的吸附剂可以重复利用10次以上；

上述方案中，经重复利用后废弃的吸附剂即食用蕈菌菌渣投入沼气池发酵沼气并生物减量，沼液化学处理并达标后排放，沼渣集中填埋。

本发明的有益效果

该项水体重金属污染的生物材料吸附治理技术，以食用蕈菌组织为主要吸附材料，其中食用菌来源丰富、廉价易得、能够有效吸附废水中重金属离子，其特殊化学处理手段所用化学物质NaOH廉价易得，且处理方法操作简单易行，经济成本低，对提高原材料吸附效率优势明显，其总体可吸附清除水体中98-99%的重金属污染物。

具体实施方式

实施例一

本例采用大杯伞菇作为生物吸附剂原材料，通过化学改性制得的高效生物吸附剂分别用于吸附重金属废水中的铜（Cu²⁺）、铅（Pb²⁺）、锌（Zn²⁺）和镉（Cd²⁺）。首先，收集大杯伞菇，清洗后烘干，然后用粉碎机粉碎至大小约2mm的粉末，用化学改性处理制得大杯伞菇生物吸附剂，以4g/L的用量投入pH4的重金属废水中，5小时后取出吸附剂，经稀酸溶液洗脱再生，待重复使用。本例中，重金属的量可以通过石墨炉圆子吸收法测定，吸附率采用以下公式计算：吸附率=（起始浓度-吸附后浓度）/起始浓度×100%。结果表明：使用大杯伞菇制作的生物吸附剂对含铜（Cu²⁺）20mg/L的重金属废水具有98.8%的清除率，对含铅（Pb²⁺）20mg/L的重金属废水具有98.2%的清除率，对含锌（Zn²⁺）15mg/L的重金属废水具有97.3%的清除率，对含镉（Cd²⁺）15mg/L的重金属废水具有97.5%的清除率。经过0.1M HCl洗脱再生，2次使用，处理上述同种废水，结果表明，对含铜（Cu²⁺）20mg/L的重金属废水具有97%的清除率，对含铅（Pb²⁺）20mg/L的重金属废水具有98%的清除率，对含锌（Zn²⁺）15mg/L的重金属废水具有96.5%的清除率，对含镉（Cd²⁺）15mg/L的重金属废水具有95.5%的清除率；

实施例二

本例采用金福菇作为生物吸附剂原材料，经化学改性制得的生物吸附剂来处理同时含有20mg/L镉（Cd²⁺）和18mg/L铅（Pb²⁺）的pH4的重金属废水。以10g/L的用量加入废水中进行吸附处理，结果表明金福菇生物吸附剂对废水中的镉（Cd²⁺）的去除率为98.5%，对废水中铅（Pb²⁺）的去除率为99%。经过0.1M HNO₃洗脱再生，5次使用，处理上述同种废水，结果表明，该吸附剂对废水中的镉（Cd²⁺）的去除率为97.2%，对废水中铅（Pb²⁺）的去除率为97.9%；

实施例三

本例采用双孢菇作为生物原材料，经化学改性制得生物吸附剂。该吸附剂以5g/L的用量处理同时含有10mg/L镍（Ni²⁺）和15mg/L的铅（Pb²⁺）的pH4的重金属废水。结果表明双孢菇生物吸附剂对重金属废水中的镍（Ni²⁺）的吸附率为97.2%，对铅（Pb²⁺）的吸附率为98.8%。经过0.1M HNO₃洗脱再生，3次使用，处理上述同种废水，结果表明，该吸附剂对废水中的镍（Ni²⁺）的吸附率为97%，对铅（Pb²⁺）的吸附率为97.7%；

实施例四

本例采用香菇为原材料，制得香菇生物吸附剂，以5g/L的用量加入含有15mg/L铅（Pb²⁺）、12mg/L铜（Cu²⁺）和10mg/L汞（Hg²⁺）的pH4的重金属废水中进行吸附处理。结果表明，香菇生物吸附剂对铅（Pb²⁺）的去除率为99%，对铜（Cu²⁺）的去除率为96.6%，对汞（Hg²⁺）的去除率为95.7%。经0.1M HNO₃洗脱再生后，2次处理上述同种废水，结果表明，该吸附剂对铅（Pb²⁺）的去除率为98.5%，对铜（Cu²⁺）的去除率为96%，对汞（Hg²⁺）的去除率为95.4%；

实施例五

本例采用杏鲍菇作为原材料制得杏鲍菇生物吸附剂，以10g/L的用量处理含有20mg/L铬（Cr⁶⁺）和10mg/L铅（Pb²⁺）的pH4的重金属废水。结果表明，杏鲍菇生物吸附剂对铬（Cr⁶⁺）的吸附率为97.5%，对铅（Pb²⁺）的吸附率为96.4%。经0.1M HCl洗脱再生后，10次处理上述同种废水，结果表明，该吸附剂对铬（Cr⁶⁺）的吸附率为95.5%，对铅（Pb²⁺）的吸附率为96%；

实施例六

本例采用姬菇作为原材料制得姬菇生物吸附剂，以20g/L的用量分别加入到含10mg/L铬（Cr³⁺）和15mg/L镉（Cd²⁺）的重金属废水中，进行吸附治理。结果表明，姬菇生物吸附剂对铬（Cr³⁺）的清除率为97.9%，对镉（Cd²⁺）的清除率为97.3%。经0.1M HNO₃洗脱再生后，2次处理上述同种废水，结果表明，该吸附剂对铬（Cr³⁺）的清除率为96.4%，对镉（Cd²⁺）的清除率为95.8%；

实施例七

本例采用鸡腿菇作为原材料制得鸡腿菇生物吸附剂，以4g/L的用量分别加入到含15mg/L汞（Hg²⁺）和10mg/L锌（Zn²⁺）的pH4的重金属废水中，进行吸附处理。结果表明，鸡腿菇生物吸附剂对汞（Hg²⁺）的去除率为97.8%，对锌（Zn²⁺）的去除率为99%。经0.1M HCl洗脱再生，8次重复利用对上述同种废水进行处理，结果表明，该吸附剂对汞（Hg²⁺）的去除率为97%，对锌（Zn²⁺）的去除率为96.8%；

实施例八

本例采用长根菇作为原材料制得长根菇生物吸附剂，以10g/L的用量投入分别含20mg/L铅（Pb²⁺）、18mg/L镍（Ni²⁺）和18mg/L镉（Cd²⁺）的pH4的重金属废水中，进行吸附处理。结果表明，长根菇生物吸附剂对铅（Pb²⁺）的吸附率为99%，对镍（Ni²⁺）的吸附率为98.1%，对镉（Cd²⁺）的吸附率为97.9%。经0.1M HCl洗脱再生，3次重复利用对上述同种废水进行处理，结果表明，该吸附剂对铅（Pb²⁺）的吸附率为98.5%，对镍（Ni²⁺）的吸附率为97.3%，对镉（Cd²⁺）的吸附率为97%。

Claims

1.该项发明是一种高效重金属生物吸附剂的制备方法及其对水体重金属污染的治理技术，其特征在于使用经过特殊化学处理的食用蕈菌组织所制备的高效重金属生物吸附剂直接吸附废水中的重金属，使废水达到国家排放标准。

2.根据权利要求1所述的高效重金属生物吸附剂的制备方法，其特征在于所用吸附原材料为蕈菌组织。

3.根据权利要求1所述的高效重金属生物吸附剂的制备方法，其特征在于吸附水体重金属的吸附材料蕈菌组织是经过特殊的化学处理而得到的，即利用0.5M NaOH在25℃下对其进行改性处理24h，其中NaOH与蕈菌组织质量比为2:5，再用自来水冲洗至中性，50-80℃干燥，粉碎至直径＜74μm所制备的高效重金属生物吸附剂。

4.根据权利要求1所述的水体重金属污染的治理技术，其特征在于重金属废水经过该高效重金属生物吸附剂吸附后，废水达到国家排放标准。

5.根据权利要求1所述的水体重金属污染的治理技术，其特征在于饱和吸附后，该高效重金属生物吸附剂可以利用0.1M稀酸（硝酸或盐酸）溶液进行洗脱后，用水冲洗干净，再进行重复利用，10次重复使用后，该重金属吸附剂的质量损失＜8%。