CN103739088B - 一种细菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法 - Google Patents

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颗粒吸附材料的改性方法。本发明以细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。本发明方法具有工艺简单，操作方便，成本较低，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。经本发明方法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

一种细菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法

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生物颗粒吸附材料的改性方法。

技术背景

由于逐步了解到类金属元素锑的环境行为和毒理特征，锑污染正越来越受到人们的关注。锑不是人体必需的元素，锑及其化合物与人体内的巯基结合后会干扰体内酶的活性并破坏细胞内离子平衡使细胞缺氧进而引起人体的代谢混乱。美国环保署和欧盟均已把锑列为优先控制的污染物并明确规定了饮用水中的锑的含量分别不能超过6μg/L和10μg/L，我国最新的《生活饮用水卫生标准》中也规定了锑的最大限量为5μg/L。五价锑和三价锑是环境中最常见的两种价态，三价锑具有较高的毒性，而五价锑则是氧化性环境中最稳定的形式，有报道称这主要是由于环境中的腐殖酸将三价锑氧化成了五价锑。两种价态在特定条件下的相互转换也使得锑去除不能仅仅限于三价，五价的锑酸盐去除同样应当引起重视。

目前成熟的锑去除工艺主要有絮凝法，吸附法，沉淀法、膜处理法以及氧化还原法等，其中吸附法因简单、经济、可再生等特点而备受关注，生物吸附是吸附法中非常重要的组成部分，目前较多使用的是絮状微生物，其特点是来源广泛、比表面积大，但是对于五价锑酸盐的去除而言，吸附剂表面电荷属性以及吸附剂的沉降性能显得尤为重要，因此普通的絮状微生物无法满足。

好氧颗粒化技术近些年来出现的一种新型的环境修复技术，相对于传统的活性污泥，好氧颗粒污泥具有高生物量、高密实度、高孔隙度，尤其是在处理COD方面，其良好的沉降性能是其他生物处理方法所无法比拟的。由于好氧颗粒污泥表面固有的电荷属性，其对一些重金属阳离子的富集效应，例如锌、铜、镍等已经被大量报道，但是对含氧阴离子的吸附研究较少，而对锑酸盐的研究报道则更少。

本发明便是基于这种好氧颗粒污泥，通过简单的化学修饰和改性，成为一种高效吸附锑酸盐的生物材料。

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、效果良好的细菌型生物颗粒污泥吸附材料的改性方法，以提高对锑酸盐的去除效果。

细菌型好氧颗粒污泥是于大高径比的SBR反应器中在特定的条件下培养出来的微生物聚集体，其中培养所采用的碳源是乙酸和丙酸。该颗粒污泥为浅黄色，外形密实并呈球形或椭球型。相对于传统的生物絮体，该颗粒污泥具有极其优越的沉降性能。

本发明所述的好氧颗粒污泥主要的成分为微生物菌体、胞外聚合物和无机金属元素，例如钾、钙、钠、镁、铁等元素。本发明提出的细菌型生物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，将清洗后的细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，得到细菌颗粒污泥的改性物；

用去离子水反复清洗细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pH稳定。

其中：

所述的改性剂为常见的三氯化铁。

所述细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。

本发明方法具有工艺简单，操作方便，成本较低，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。经本发明方法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修饰前后细菌型颗粒污泥的形貌，其中，(A)修饰前，（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

将反应器中的细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20-25g（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，直到上清液澄清、无色、透明；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，改性后的颗粒污泥置于清水中并在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，细菌型改性好氧颗污泥对锑酸盐的去除率高达99.3%，且pH在3.4-9的范围内基本没有铁残留。

Claims (2)

1.一种细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，将细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，得到细菌好氧颗粒污泥的改性物；

（2）用去离子水反复清洗细菌好氧颗粒污泥改性物，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，并保存备用；

其中，所述改性剂为三氯化铁。

2.根据权利要求1所述细菌型生物颗粒锑酸盐吸附材料的改性方法，其特征在于所述细菌型好氧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。