CN104107684B - 食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法 - Google Patents
食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及污水处理吸附剂的方法，具体为食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，以食用菌菌渣为原料，经粉碎、微波辅助碱法降解、洗涤、甲醛改性、洗涤、干燥等工序加工而成。用上述方法所制得的污水处理吸附剂，不仅解决了菌渣资源浪费问题，同时将其用于污水处理的前期处理吸附沉降悬浮颗粒、有机染料和重金属离子等，实现了食用菌菌渣回收利用的功能。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理吸附剂的方法，具体为食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法。
背景技术
栽培食用菌后的培养料称为菌渣或菌糠，我国每年产生的菌渣，至少有400万吨，处理这些菌渣的传统方法是丢弃或燃烧。燃烧是对生物量的不合理利用，因为只能快速地取得其中10％左右的热能，而随意丢弃又是对资源的浪费，同时还导致霉菌和害虫的滋生，会造成环境污染，所以合理的开发利用食用菌菌渣，不仅可以化废为宝，而且可以减少环境污染。目前食用菌菌渣再利用主要作为食用菌再生产的配料，动物饲料，发霉的菌渣不宜作二次栽培料和动物饲料时可用作肥料，但这些利用途径也存在投资成本高，受市场影响大，对环境造成二次污染等问题，因而未能得到很好推广。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了食用菌菌渣再利用的方法，利用食用菌菌渣制备用于污水处理的吸附剂。
为达到上诉目的，本发明采取了如下技术方案：
食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，包括以下步骤：
(1)粉碎，将食用菌菌渣粉碎，并过40～60目筛，成菌渣粉末；
食用菌菌渣进行粉碎处理，粉碎可以增大食用菌菌渣的表面积，提高后续反应速率。
(2)微波辅助碱法降解，对菌渣粉末进行微波辅助碱法降解，菌渣粉末与氢氧化钙饱和溶液混合，菌渣粉末质量与氢氧化钙饱和溶液体积比为1∶14～16g/mL，混合后，用微波进行处理，微波功率1200～1500W/kg，处理时间为8～15min；
食用菌菌渣的木质纤维素材料主要包括纤维素、半纤维素和木质素等有机物，碱性物质可以部分地与纤维素、半纤维素和木质素分子中的醇羟基或酚羟基反应生成醇盐。以增加内部孔隙率和表面积，羧基数目的增加和醇盐的生成及表面积和孔隙率的增加都有利于提高生物吸附剂的吸附效率。
(3)洗涤，用水将菌渣粉末洗至pH为中性；
经过洗涤处理，以除去降解中产生的水溶性物质。
(4)甲醛改性，甲醛质量与菌渣粉末质量比0.05∶1～2，盐酸浓度0.8～1.2mol/L，菌渣粉末质量与盐酸溶液体积比1∶18～22g/ml，甲醛、菌渣粉末和盐酸溶液混合进行反应，反应温度为55～65℃，反应时间2.5～3.5h；
甲醛改性是通过原位固化作用减少多羟基酚类物质溶出，提高吸附剂吸附性能，解决水处理时变色问题。
(5)洗涤，将改性后的菌渣粉末洗至中性；
然后将改性交联后的产品洗至中性，以除去多余杂质。
(6)干燥，将菌渣粉末于45～55℃烘干，得到产品污水处理吸附剂。
本发明提供的食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，以食用菌菌渣为原料，经粉碎、微波辅助碱法降解、洗涤、甲醛改性、洗涤、干燥等工序加工而成。
收获食用菌产品后剩余的菌渣，由于其角质层被破坏而呈疏松多孔结构，同时在菌渣中还含有大量的菌丝体和代谢产物，对水体中的金属离子和悬浮颗粒具有良好的吸附沉降作用，菌渣作为一种生物吸附剂可以应用于废水处理中。但直接投放存在吸附效率较低，一些水溶性多酚溶出对水体造成二次污染等问题，因此需对菌渣进行改性。
本发明提供的食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，采用了微波辅助碱法降解与甲醛交联改性相结合的技术。在传统碱法热降解木质纤维素的工艺上采用微波技术辅助降解，一方面，微波辐射高频电磁波穿透介质到达菌渣内部，破坏木质素结构和纤维素问化学键，降低木质纤维素中高分子聚合物的聚合程度，使更多活性基团被暴露出来。另一方面，微波所产生的电磁场加速菌渣中半纤维素等水溶性物质的扩散速率，缩短半纤维素等由物料内部扩散到溶剂界面的时间，从而使降解速率提高数倍，增加内部孔隙率和表面积，使木质纤维素材料更易膨胀。通过微波辅助降解，不仅可以增加菌渣的孔隙率和表面积，增大活性基团和化学键数量，显著提高了菌渣生物吸附剂的吸附性能，同时极大缩短了碱法降解的反应时间，提高了热效率，降低了能耗。
多羟基酚是菌渣吸附过程中的功能组分，具有较高的化学活性，容易进行化学改性，可以用来处理废水，但直接利用天然多酚类物质作为吸附成分，吸附容量相对小，选择性相对低，而且其中含有的可溶性酚也容易引起水变色现象。为了增强菌渣吸附功能以及克服水变色问题，以甲醛为交联剂对菌渣进行改性，在酸性条件下，多酚物质与甲醛缩合而生成半缩醛或缩醛，从而得到稳定结构，可以阻断有色物质的流出，保持有效成分，提高化学稳定性，得到适用范围更大，功能更强的生物吸附剂。
用上述方法所制得的污水处理吸附剂，不仅解决了菌渣资源浪费、环境污染等问题，同时将其用于污水前期处理吸附沉降悬浮颗粒、有机染料和重金属离子等，实现了食用菌菌渣回收利用的功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：
(1)粉碎，将食用菌菌渣粉碎，并过40目筛得到菌渣粉末。
(2)微波辅助碱法降解，对菌渣粉末进行微波辅助碱法降解，工艺参数为：氢氧化钙饱和溶液，菌渣粉末与氢氧化钙饱和溶液料液比g：mL为1：14，微波功率1200W/kg，降解时间为8min。
(3)洗涤，用水将菌渣粉末洗至pH为中性。
(4)甲醛改性，甲醛改性的工艺参数为：甲醛与菌渣粉末质量比g∶g为0.05∶1，盐酸浓度0.8mol/L，菌渣粉末与盐酸溶液料液比g∶ml为1∶18，反应温度55℃，反应时间2.5h。
(5)洗涤，将交联改性后的产品洗至中性。
(6)干燥，将产物于45℃烘干，得到污水处理吸附剂。
实施例2：
(1)粉碎，将食用菌菌渣粉碎，并过50目筛得到菌渣粉末。
(2)微波辅助碱法降解，对菌渣进行微波辅助碱法降解，工艺参数为：氢氧化钙饱和溶液，菌渣粉末与氢氧化钙饱和溶液料液比g∶mL为1∶15，微波功率1300W/kg，降解时间为10min。
(3)洗涤，用水将菌渣粉末洗至pH为中性。
(4)甲醛改性，甲醛改性的工艺参数为：甲醛与菌渣粉末质量比g∶g为0.05∶1.5，盐酸浓度1mol/L，菌渣粉末与盐酸溶液料液比g∶ml为1∶20，反应温度60℃，反应时间3h。
(5)洗涤，将交联改性后的产品洗至中性。
(6)干燥，将产物于50℃烘干，得到污水处理吸附剂。
实施例3：
(1)粉碎，将食用菌菌渣粉碎，并过60目筛得到菌渣粉末。
(2)微波辅助碱法降解，对菌渣进行微波辅助碱法降解，工艺参数为：氢氧化钙饱和溶液，菌渣粉末与氢氧化钙饱和溶液料液比g∶mL为1∶16，微波功率1500W/kg，降解时间为15min。
(3)洗涤，用水将菌渣粉末洗至pH为中性。
(4)甲醛改性，甲醛改性的工艺参数为：甲醛与菌渣粉末质量比g∶g为0.05∶2，盐酸浓度1.2mol/L，菌渣粉末与盐酸溶液料液比g：ml为1：22，反应温度65℃，反应时间3.5h。
(5)洗涤，将交联改性后的产品洗至中性。
(6)干燥，将产物于55℃烘干，得到污水处理吸附剂。
以上列举仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，其特征在于，以食用菌菌渣为原料，将食用菌菌渣经过微波辅助碱法降解和交联改性制得，具体包括以下步骤：
(1)粉碎，将食用菌菌渣粉碎，并过40～60目筛，成菌渣粉末；
(2)微波辅助碱法降解，对菌渣粉末进行微波辅助碱法降解，菌渣粉末与氢氧化钙饱和溶液混合，用微波进行处理；
(3)洗涤，用水将菌渣粉末洗至pH为中性；
(4)甲醛改性，甲醛、菌渣粉末和盐酸溶液混合进行改性反应；
(5)洗涤，将改性后的菌渣粉末洗至中性；
(6)干燥，将菌渣粉末于45～55℃烘干，得到产品污水处理吸附剂。
2.根据权利要求1所述的食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，其特征在于，所述的步骤(2)微波辅助碱法降解，菌渣粉末质量与氢氧化钙饱和溶液体积比为1∶14～16g/mL，混合后，用微波进行处理，微波功率1200～1500W/kg，处理时间为8～15min。
3.根据权利要求1或2所述的食用菌菌渣制备污水处理吸附剂的方法，其特征在于，所述的步骤(4)甲醛改性，甲醛质量与菌渣粉末质量比0.05∶1～2，盐酸浓度0.8～1.2mol/L，菌渣粉末质量与盐酸溶液体积比1∶18～22g/ml，甲醛、菌渣粉末和盐酸溶液混合进行反应，反应温度为55～65℃，反应时间2.5～3.5h。
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