专利名称：一种去除水中铜离子的吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铜离子吸附剂的制备方法，具体地说，是涉及一种利用污 泥中提取出来细菌藻酸盐制备铜离子吸附剂的制备方法，属于环境工程污水处 理技术领域。
背景技术：
冶金、釆矿、电镀、催化、仪表、合金和化工等产业易产生含有大量铜离 子的污水，如不加处理直接排放水体，则对生态环境有不可逆的危害性。铜污 染妨碍农作物(特别是水稻和麦子)的正常生长发育，破坏根系正常代谢功能， 导致生长不良而减产。铜被农作物吸收后进入食物链，最终被人体吸收。过量 的铜与人体内的蛋白质和酶结合，产生不可逆的变性，导致生理代谢过程障碍， 或与脱氧核糖核酸相互作用而导致生理突变。人体食入过量铜后，可在肝、脑、 肾等组织中积累，而引发肝铜病、脑铜病和肾铜病。医学研究表明，高铜可使动脉粥样硬化并加速组织细胞的老化和死亡；铜在大脑中某些部位沉积，可导 致脑萎缩、神经元减少和退行性病变，最后发展为老年性痴呆。食物中铜过量 会引起人体急性中毒，发生流涎、恶心、呕吐、阵发性腹痛，严重者可有头痛、 心跳迟緩、呼吸困难甚至虚脱，也可引起中枢神经系统的损害。因此，含有大 量铜离子的污水必须经处理达到 一定标准后才能排入水体。目前去除污水中铜离子的方法主要为物化处理方法，如化学絮凝、膜分离 技术、离子交换和蒸发等，这些传统的方法不能有效去除铜离子，并且使用成 本高，环境友好性差。近年来，生物吸附剂以其较低的成本、较高的处理效能 和环境友好性得到而人们的重视，其中，以从褐藻中提^l的海藻酸盐的应用最为广泛。然而，海藻是一种有限的资源，不能满足日益增长的需求量，于是， 找到廉价的海藻酸盐的替代品势在必行。现已有技术可实现从污泥中提取出细菌藻酸盐，即将污泥清洗烘干后，在Na2C03溶液中加热溶解，冷却过滤后加入酸调节pH值，得到藻酸沉淀，再将藻 酸沉淀溶解于NaOH溶液中，即可制得细菌藻酸钠溶液。研究表明，从污泥中提 取出来的细菌藻酸盐和海藻酸盐都是由P-D-甘露糖醛酸盐及其C-5差向异构 体oc-L-古洛糖醛酸盐组成，具有非常相似的分子构成，因此细菌藻酸盐可作为 海藻酸盐的替代品来使用。发明内容本发明提供了一种去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，解决了传统吸附 剂消耗大量自然资源、成本较高的问题。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现 一种去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1) 将从污泥中^是取的细菌藻酸钠制成质量浓度为0. 5-2%(W/V)、 pH为 7-8的溶液，然后加入到质量浓度为0.5-5% (W/V)的CaCh溶液中，静置 一段时间，得到凝胶物质；(2) 将上述凝胶物质用去离子水沖洗，直至洗出液中不含0&2+;(3) 冲洗后的凝胶物质在50-8(TC下烘干至恒重，制得干吸附剂。 在本发明中，还具有以下技术特征所述污泥为活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥中的一种。在本发明中，还具有以下技术特征所述细菌藻酸钠溶液体积为CaCh溶 液体积的0. 1-1 ^咅。在本发明中，还具有以下技术特征所述细菌藻酸钠溶液在CaCl2溶液中 静置5-12h。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是1、 以污泥中提取出的细菌藻酸盐为原料，制备铜吸附剂，可实现"以废治 废"，在达到去除污水中铜离子目的的同时减少市政污泥的排出量，降低污水处 理厂运行费用，改变污水处理业"只冲殳入、不产出，，的^皮动局面。2、 用污泥中提取出的细菌藻酸盐代替海藻酸盐制作铜吸附剂，既能减少海 藻资源的消耗，保护海洋生态环境，又降低了制备铜吸附剂的成本。3、 吸附剂经过烘干后以干燥形式存在，易于储存和运输。吸附铜离子后便 于固液分离，而且吸附剂可以重复使用，进一步降低了生产和使用成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一 步详细的说明。 实施例1:取好氧颗粒污泥清洗干燥后，置于Na《03溶液中加热溶解；冷却过滤后加 入盐酸调节pH值为2，得到藻酸沉淀；再将藻酸沉淀溶解于NaOH溶液中，制 得质量浓度为1°/。(W/V)的好氧颗粒污泥细菌藻酸钠溶液。取50ml上述好氧颗粒污泥细菌藻酸钠溶液，将其逐滴加入到lOOml、质量 浓度为2% (W/V)的CaCl2溶液中，静置6h，产生白色凝胶颗粒。收集白色 凝胶颗粒，并用去离子水冲洗数次，直至洗出液中不含有Ca2+。然后将沖洗后 的白色凝胶颗粒置于干燥箱中，在60。C下烘干至恒重，制得干燥的铜离子吸附 剂。制M同离子吸附剂的反应式如下2NaALG + CaCl2 — Ca (ALG) 2 + 2NaCl 其中，ALG代表藻S臾根。将上述干燥的吸附剂加入到含铜离子的污水中，在pH值为4-4. 5的酸性环 境中反应，每克吸附剂可吸附012+约90mg。吸附剂吸附铜离子的反应式如下Ca (ALG)2 + Cu2+ — Cu (ALG) 2 + Ca2+实施例2:选取活性污泥若干，按照实施例1制备细菌藻酸钠的方式制备质量浓度为 1% (W/V)的活性污泥细菌藻酸钠溶液。耳又50ml上述活性污泥细菌藻酸钠溶液，将其逐滴加入到50ml、质量浓度 为1% (W/V)的CaCh溶液中，静置7h，产生白色絮体。收集白色絮体，并 用去离子水冲洗数次，直至洗出液中不含有Ca2+。然后将冲洗后的白色絮体置 于干燥箱中，在65。C下烘干至恒重，制得干燥的铜离子吸附剂。将上述干燥的吸附剂加入到含铜离子的污水中，在pH值为4-4. 5的酸性环 境中反应，每克吸附剂可吸附Cu"约50mg。实施例3:选取生物膜若干，按照实施例1制备细菌藻酸钠的方式制备质量浓度为 1% (W/V)的生物膜细菌藻酸钠溶液。取50ml上述生物膜细菌藻酸钠溶液，将其逐滴加入到150ml、质量浓度为 3% (W/V)的CaCl2溶液中，静置10h,产生白色薄膜。收集白色薄膜，并用 去离子水沖洗数次，直至洗出液中不含有Ca2+。然后将冲洗后的白色薄膜置于 干燥箱中，在55。C下烘干至恒重，制得干燥的铜离子吸附剂。将上述干燥的吸附剂加入到含铜离子的污水中，在pH值为4-4. 5的酸性环 境中反应，每克吸附剂可吸附Cu"约75mg。实施例4:选取厌氧颗粒污泥若干，按照实施例1制备细菌藻酸钠的方式制备质量浓度为ly。(w/v)的厌氧颗粒污泥细菌藻酸钠溶液。取50ml上述厌氧颗粒污泥细菌藻酸钠溶液，将其逐滴加入到80ml、质量 浓度为0.8% (W/V)的CaCl2溶液中，静置9.5h,产生褐色细小凝胶颗粒。 收集褐色细小凝胶颗粒，并用去离子水冲洗数次，直至洗出液中不含有Ca2+。 然后将冲洗后的褐色细小凝月交颗粒置于干燥箱中，在80。C下烘干至恒重，制得 干燥的铜离子吸附剂。将上述干燥的吸附剂加入到含铜离子的污水中，在pH值为4-4. 5的酸性环 境中反应，每克吸附剂可吸附C约150mg。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例， 本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加 或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将从污泥中提取的细菌藻酸钠制成质量浓度为0.5-2％(W/V)、pH为7-8的溶液，然后加入到质量浓度为0.5-5％(W/V)的CaCl2溶液中，静置一段时间，得到凝胶物质；(2)将上述凝胶物质用去离子水冲洗，直至洗出液中不合Ca2+；(3)冲洗后的凝胶物质在50-80℃下烘干至恒重，制得干吸附剂。
2、 根据权利要求1所述的去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在 于所述污泥为活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥中的一种。
3、 根据权利要求l所述的去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在 于所述细菌藻酸钠溶液体积为CaCh溶液体积的0. 1-1倍。
4、 根据权利要求l所述的去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在 于所述细菌藻酸钠溶液在CaCl2溶液中静置5-12h。
全文摘要
本发明公开了一种去除水中铜离子的吸附剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将从污泥中提取的细菌藻酸钠制成质量浓度为0.5-2％(W/V)的溶液，然后加入到质量浓度为0.5-5％(W/V)的CaCl<sub>2</sub>溶液中，静置一段时间，得到凝胶物质；(2)将上述凝胶物质用去离子水冲洗，直至洗出液中不含Ca<sup>2+</sup>；(3)冲洗后的凝胶物质在50-80℃下烘干至恒重，制得干吸附剂。利用本发明所述方法可将污泥转化为有用的铜离子吸附剂，实现“以废治废”，解决了传统吸附剂消耗大量自然资源、成本较高的问题。
文档编号B01J20/24GK101254456SQ20071011505
公开日2008年9月3日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者张海玲, 林跃梅, 池振明, 琳 王 申请人:中国海洋大学