CN103739087B - 一种真菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物材料制备技术领域，具体为针对锑酸盐高效去除的生物吸附材料的改性方法。本发明以真菌型好氧颗粒污泥为原料，进行简易的化学改性处理，包括水洗，混合震荡，再水洗，静置，水溶液保存等工序，经改性处理的生物颗粒吸附材料对Sb（Ⅴ）的去除效率大大提高。本发明方法具备工艺简单，操作周期较短等特点，更重要的是不会对环境产生二次污染，是真正的资源节约型和环境友好型的生物材料改性方法。经本发明改性的吸附材料相对其他生物材料具有沉降性能好，生物相稳定、去除效率高等优势。
Description
技术领域
本发明属于生物材料制备技术领域，具体涉及针对锑酸盐高效去除的真菌型生物颗粒吸附材料的改性方法。
技术背景
锑是一种广泛分布的有毒元素，在岩石圈中主要以辉锑矿的形式存在，中国式世界锑储量大国，约占全球探明储量的一半以上，高居全球首位。锑剂曾广泛应用于霍乱、肺结核、黑热病等疾病的治疗；由于金属锑是电和热的不良导体且抗腐蚀性能强，常被用做金属合金的硬化剂来制造军火，是重要的战略物质；而锑的化合物主要被用来做阻燃剂，同时与我们生活密切相关的陶瓷、橡胶以及纺织品等行业也离不开锑。锑及其化合物的大量使用必然会被大量排放，因此锑对环境的污染也在所难免，实际上锑并不算一种新型的环境污染物，早在20世纪70年代末期，它就进入了美国环保部的优先控制污染物名单同时也被欧盟列入优先控制污染物，在巴塞尔公约中关于危险废物的越境迁移限定中将锑列为危险废物之列。
环境样品中三价锑和五价锑是最常见的两种价态，其中三价锑具有较强的毒性，且多以中性分子Sb（OH）3的形态存在，而五价锑则在较大的pH范围内表现为锑酸盐的形式，氧化性的水体中五价锑也比三价锑更加稳定。由于环境水体的物理化学性质异常复杂，加上溶解氧、沉积物、生物以及悬浮颗粒的作用，两种形态的锑往往会相互转化，因此锑酸盐的去除同样迫在眉睫。
当前的对锑的去除方法主要包括了吸附法、离子交换法、膜处理法、絮凝法等等，而生物吸附因其来源广泛，吸附效率高而备受关注，特别是好氧颗粒化技术的出现使得生物修复技术达到了一个新的高度，接种的活性污泥不需要任何载体，在特定的条件下便可以发生自聚集，产生颗粒污泥，其沉降性能大大改善，剩余污泥量也大大减少，泥水分离效果远远高于其他生物絮体，因此好氧颗粒污泥除了被用来去除COD以及氮磷等，对重金属的吸附也被大量报道，然而由于颗粒表面的特殊性质，阳离子金属的去除效果要远远好于含氧阴离子，因此如果要提高颗粒污泥对锑酸盐这种阴离子的吸附能力，就必然需要修饰和改性。
本发明便是基于改性好氧颗粒污泥高效去除锑酸盐的一种技术工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、成本较低、效果良好的真菌型颗粒污泥吸附材料的改性方法，以提高对锑酸盐吸附去除效果。
本发明所述好氧颗粒污泥属于真菌型，即颗粒菌体部分是由较为单一的真菌组成，其颜色发白，外形为丝状球体，具有较好的沉降性能，改性后颜色转变为棕黄色。培养方法具体操作步骤为：接种活性污泥于高径比约20:1的SBR反应器中，一天六个周期，每个周期四小时，依次为3分钟进水，217分钟曝气，10分钟沉降，5分钟出水，5分钟静置，采用葡萄糖作为唯一碳源，COD3000mg/L。
本发明所述的真菌型好氧颗粒污泥主要的成分为微生物菌体、胞外聚合物组成，金属离子主要为钾离子。本发明提出的真菌型颗粒污泥吸附材料的改性方法，具体步骤为：
将改性剂配置成0.08-0.1M的改性液，将清洗后的真菌颗粒污泥直接浸渍于改性液中，25-35℃恒温震荡反应18-24小时，得到真菌颗粒污泥的改性物；
用去离子水反复清洗真菌颗粒污泥的改性物，直到上清液澄清、无色、透明；
用去离子水浸渍改性物，过夜；再用去离子水反复清洗，至溶液中pH稳定；保存备用；
其中，所述的改性剂为常见的三氯化铁。
所述真菌型颗粒污泥改性前后勿须脱水干燥，改性后须置于自来水中4℃冰箱保存，经检验该方法保存时间长久，并且颗粒不会破碎、腐败。
改性前后吸附材料对锑酸盐的吸附性能测试：温度35度，pH4.3，转速175rpm，锑初始浓度20mg/L，体积50ml，反应时间5h。
去除率计算方法：r=，
其中：r为吸附材料的去除率，%；C0为初始浓度，mg/L；Ce为平衡浓度；mg/L。
本发明方法具备工艺简单，操作周期较短等特点，更重要的是不会对环境产生二次污染，是真正的资源节约型和环境友好型的生物材料改性方法。经本发明改性的吸附材料相对其他生物材料具有沉降性能好，生物相稳定、去除效率高等优势。
附图说明
图1修饰前后真菌型颗粒污泥的形貌。其中，(A)饰前，（B）修饰后。
图2不同pH条件下改性物对Sb(ⅴ)的去除率和溶液中的铁残留。其中，pH4.3温度35度，转速175rpm,初始浓度20mg/L。
具体实施方式
下面通过实施例进一步具体描述本发明。
实施例1
将反应器中的真菌型好氧颗粒污泥取出放入烧杯中，用自来水清洗2-3遍，再用去离子水清洗2-3遍并控干后备用，量取250ml去离子水倒入500m三角瓶中，称取6.75g三氯化铁固体于瓶中并加盖置于摇床中震荡，直到固体完全溶解后，称取颗粒污泥20-25（湿重）于瓶中，在温度为30-35℃和150-175rpm的条件下恒温震荡18-24小时，待颗粒污泥和改性剂充分反应之后取出瓶子静置5秒中，倒出上清液，加入去离子水清洗，如此方式清洗4-6次，再次加入去离子水静置过夜（12-24小时），之后倒出上清液，再次清洗2-4次，直到溶液中pH稳定在4-4.5，用清水在4度冰箱里保存。
将该实例的改性材料按照前述实验条件进行吸附性能的检验，在pH3.4的条件下，真菌型改性好氧颗污泥对锑酸盐的去除率高达98.9%。，且pH在3.4-9的范围内基本没有铁残留。
Claims (2)
1.一种真菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将改性剂配置成0.08-0.1M的改性液，将真菌型好氧颗粒污泥浸渍于改性液中，25-35℃恒温震荡反应18-24小时，得到真菌型颗粒污泥的改性物；
（2）用去离子水反复清洗真菌型颗粒污泥改性物，直到上清液澄清、无色、透明；
（3）用去离子水浸渍改性物，过夜；再用去离子水反复清洗，至溶液中pH稳定；保存备用；
其中，所述改性剂为三氯化铁。
2.根据权利要求1所述真菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法，其特征在于所述真菌型颗粒污泥改性前后无需脱水干燥，改性后置于自来水中4℃冰箱保存。
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