一种利用改性泡叶藻吸附水中重金属离子铬的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用改性泡叶藻吸附水中重金属离子铬的方法。
【背景技术】
[0002]Cr(VI)是一种毒性很强的重金属，是美国EPA公认的129重点污染物之一，同样 也是我国重点整治的污染物。随着我国工业的快速发展，重金属的使用越来越广泛，伴随而 来的重金属污染问题也日趋严重。电镀制革、染料、胶片等工业生产过程中都排放大量的含 铬（VI)废水。铬（VI)在水体中主要以Cr20广和CrO广形式存在，氧化性非常强，具有强毒 性，为致癌物质，并易被人体吸收而在体内蓄积。因此铬（VI)是水质污染控制的一项重要 指标。
[0003] 对含铬废水的净化处理方法按开发和应用时间分为两大类：传统的含铬（VI)废 水处理方法和全新的处理方法。传统的处理方法如化学沉淀法、离子交换树脂法、吸附法等 虽然有一定的效果，但都存在耗资巨大且容易造成二次污染的问题；新研宄开发的光化学 还原法、微生物吸附法等效果好，能耗低，原材料来源广，有效的利用了环境资源，达到了环 保目的。近年来，利用微生物从稀溶液中吸附铬（VI)的研宄取得了多项成果，从运用情况 看，利用微生物吸附法在投资、运行、操作管理和金属回收、水回用等方面优越传统的治理 方法。生物法以其投资小、运行费用低、无二次污染等优点，很快得到了长足的发展。目前 生物法主要是分为失活微生物吸附法和活体微生物法。用失活微生物吸附去除铬，不但充 分利用了廉价原料，而且具有较好的除铬效果。
[0004] 微生物吸附法的处理工艺与传统的物理化学工艺相比，最大差别是在运行过程中 微生物能不断地增殖，且去除金属离子的量随生物量增加而增加。而离子交换法中离子交 换树脂的交换容量有限，达到饱和吸附后，就不能再去除金属离子；化学沉淀法中，作用物 的化学计量也是一定的，无增殖的可能。因此，开发和利用生物吸附剂处理重金属废水使废 水处理的技术向着无毒、无害、无二次污染的方向迈进了一大步。
[0005] 生物吸附法是利用某些生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金 属离子，再通过固液两相分离来去除金属离子的方法。凡具有从溶液中分离金属能力的生 物体或生物体制备的衍生物都可称为生物吸附剂，主要有菌体、藻类、细胞提取物等。藻类 生物吸附剂对吸附主要起作用的是藻类细胞。藻类细胞壁的化学组成和结构决定着金属 离子与它的相互作用特性。藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素的微纤丝形成的网状 结构构成，含有丰富的多糖，如果胶（含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物）、 木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖带负电，可以通过静电引力与许多金属离子相结合。由 于藻类细胞的特殊结构，对重金属离子有很大的亲合性。藻类生物吸附剂在去除水中重金 属离子方面的主要优点是：（1)在低浓度下，金属可以被选择性地去除；（2)节能，处理效率 高；（3)操作时的pH值和温度条件范围宽；(4)易于分离回收重金属；（5)吸附剂易再生利 用；（6)投资小，运行费用低，无二次污染。
[0006] 藻类吸附重金属的机理复杂，并且活体藻类和死体藻类的吸附机理也存在差别 (活体藻类，首先将重金属吸附在细胞壁上，吸附快，且不依赖于能量代谢，此阶段类似于死 藻对重金属的吸附，然后则通过主动运输将重金属运送到细胞内），至今许多问题并不十分 清楚，比较认可的吸附机理主要有络合、离子交换等。藻类在对重金属的吸附是个复杂的物 理、化学和生物过程。宏观上讲，影响藻类吸附量的主要因素有pH值、温度、共存离子含量、 吸附时间、预处理等，还包括生物吸附剂和被吸附的离子本身的物理化学性质以及操作环 境。
[0007] 重金属作为一种非常有害有毒的污染物，经常在水中的浓度较低，但又超过了规 定值，在这种情况下使用传统的方法处理价格很高或者不可能，生物吸附法去除水中重金 属的技术近年来受到极大的关注，不仅由于其吸附重金属的有效性，而且还在于其潜在的 应用价值。活的和死的微生物都能吸附水中的重金属离子，作为生物吸附剂的生物源能够 从低浓度的含重金属离子的水溶液中吸附重金属，有实用价值的微生物容易获得，例如：发 酵过程中的酵母菌是生物吸附剂很好的生物源，大量来自海洋中的藻类也是便宜的生物 源。
[0008] 应用微生物吸附水溶液中有毒的重金属已有许多研宄者进行了尝试，并取得了 很好的效果。Greene使用藻类去除水的金，Tsezos，Mara-non使用真菌吸附水中的铀， Ferguson和Breuer等利用泥炭藓去除水中的Fe，Al，Pb，Cu，Cd，Zn等金属离子。Barkley 利用藻类吸附有机废水中的Cd，Cu等金属离子。MarkSpinti等把泥炭藓固定在多孔的聚 合砜基质中成功地应用于去除含Zn，Cd，Mg等金属离子的酸性矿井水中，用聚合砜固定泥 炭藓制成的球状小粒机械强度大，化学性能稳定，容易再生，不膨胀不收缩。
[0009]目前国外已经有使用死的微生物制成生物吸附剂去除水中重金属的专利，例如：AMT-BI0CLAM工艺就是利用死的芽孢杆菌制成球状生物吸附剂吸附水中重金属离子。在美 国已有两个科研机构研宄提供商业用途的生物吸附剂，一个是以废弃的微生物为对象，另 一个是以藻类为对象。
[0010] 在微生物处理重金属废水的过程中，不同种类的微生物对同一种金属离子的吸附 量和去除效率存在显著差异，而且不同藻类处理废水中重金属离子时所需的处理条件也各 不相同。泡叶藻是一类来源广泛的海洋藻类，目前还未有利用泡叶藻处理废水中重金属铬 的报道，因此，提供一种基于泡叶藻处理废水中重金属铬的方法具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0011] 针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种利用改性泡叶藻吸附水中重金属离 子铬的方法，该方法能够选择性的吸附水中低浓度的Cr6+，去除率高，高效环保，不会造成二 次污染。
[0012] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0013] 一种利用改性泡叶藻吸附水中重金属离子铬的方法，步骤如下：
[0014] (1)泡叶藻的改性处理：向泡叶藻中加入改性剂，泡叶藻和改性剂加入量的比为 lg:70-100mL，常温下搅拌18-22小时，过滤，滤渣干燥，粉碎，过筛；
[0015] (2)将步骤（1)改性处理后的泡叶藻加入到待处理的水中，对重金属离子铬进行 吸附（Cr6+)，泡叶藻的加入量