本发明涉及环保
技术领域：
，尤其是涉及一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法。
背景技术：
铅(pb)对环境的污染，主要来自于冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业，尤其是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣，铅对于人体具有较高的毒性，并具有致癌、致畸变、致突变等效应。常见的重金属铅(pb)处理方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法等方法。吸附法用于废水中重金属污染物的去除具有操作过程灵活方便、能实现深度处理、通过解吸能回收废水中的重金属离子等优点，目前常用的吸附材料主要包括活性碳、改性黏土、膨润土等，这些无机吸附剂原料价格成本高、吸附量有限和吸附速度慢。生物吸附材料具有来源广泛、价廉易得、成本低、吸附量大、吸附速度快等优点，当采用活体生物吸附材料时，还能实现吸附剂材料的增殖和自我更新，进一步降低吸附剂的费用。技术实现要素：本发明是为了克服现有技术无机吸附剂价格成本高、吸附量小和吸附速度慢的问题，提供一种成本低、吸附量大和吸附速度快的磁性微藻生物吸附剂的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种微藻生物进行震荡培养，培养温度为20～30℃，振荡频率为100～220rpm，光照条件50～150μmol/m2s，将微藻生物培养至5×107～8×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为2～3:1:1，然后加入质量分数为20～30％的氨水，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗3～4次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥36～72h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.1-0.3g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡2～4天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。本发明使用生物吸附的方法代替传统无机物的吸附方法，与无机吸附材料相比，生物吸附材料具有来源广泛、价廉易得、成本低、吸附量大、吸附速度快等优点，当采用活体生物吸附材料时，还能实现吸附剂材料的增殖和自我更新，进一步降低吸附剂的费用；为了实现吸附后微藻与废水的快速分离，将微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子进行吸附固定，制备磁性微藻生物吸附剂，微藻生物完成吸附作用后，通过磁力将微藻生物与废水分离，从而将微藻生物吸附的pb从废水中除去，达到除去污染物质的目的。作为优选，所述步骤1)中微藻生物为小球藻、栅藻、葡萄藻中的一种。作为优选，所述步骤2)中氨水的体积为酸性铁盐溶液的4～6倍。作为优选，所述步骤3)中磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:80～100，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:4～8，搅拌反应2～6h，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。本硫酸氢甲酯发生氨解会在fe3o4纳米粒子表面生成一层无定型物质，能够增加微藻生物对磁性fe3o4纳米粒子的吸附力，从而使磁性fe3o4纳米粒子与微藻生物的表面细胞结合能力增强，磁性fe3o4纳米粒子不容易从微藻生物表面脱落。作为优选，所述反应温度为30～50℃。因此，本发明具有如下有益效果：本发明使用生物吸附的方法代替传统无机物的吸附方法，与无机吸附材料相比，生物吸附材料具有来源广泛、价廉易得、成本低、吸附量大、吸附速度快等优点，当采用活体生物吸附材料时，还能实现吸附剂材料的增殖和自我更新，进一步降低吸附剂的费用。具体实施方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例1一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种小球藻微藻生物进行震荡培养，培养温度为20℃，振荡频率为100rpm，光照条件50μmol/m2s，将微藻生物培养至5×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为2:1:1，然后加入质量分数为20％的氨水，氨水的体积为酸性铁盐溶液的4倍，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗3次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥36h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.1g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡2天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。其中步骤3)中的磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:80，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:4，搅拌反应2h，反应温度为30℃，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。实施例2一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种栅藻微藻生物进行震荡培养，培养温度为24℃，振荡频率为120rpm，光照条件60μmol/m2s，将微藻生物培养至6×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为2:1:1，然后加入质量分数为22％的氨水，氨水的体积为酸性铁盐溶液的4倍，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗3次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥40h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.15g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡2天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。其中步骤3)中的磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:85，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:5，搅拌反应3h，反应温度为35℃，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。实施例3一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种葡萄藻微藻生物进行震荡培养，培养温度为26℃，振荡频率为160rpm，光照条件100μmol/m2s，将微藻生物培养至7×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为3:1:1，然后加入质量分数为24％的氨水，氨水的体积为酸性铁盐溶液的5倍，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗4次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥50h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.2g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡3天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。其中步骤3)中的磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:90，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:6，搅拌反应4h，反应温度为40℃，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。实施例4一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种小球藻微藻生物进行震荡培养，培养温度为28℃，振荡频率为200rpm，光照条件120μmol/m2s，将微藻生物培养至7×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为3:1:1，然后加入质量分数为26％的氨水，氨水的体积为酸性铁盐溶液的6倍，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗4次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥60h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.25g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡4天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。其中步骤3)中的磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:95，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:7，搅拌反应5h，反应温度为45℃，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。实施例5一种用于吸附废水中铅的磁性微藻生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：1)微藻培养：在bg11培养基中接种栅藻微藻生物进行震荡培养，培养温度为30℃，振荡频率为220rpm，光照条件150μmol/m2s，将微藻生物培养至8×107个/ml；2)fe3o4纳米粒子制备：将fecl3、feso4和盐酸混合配制成酸性铁盐溶液，其中fe3+、fe2+和hcl的摩尔比为3:1:1，然后加入质量分数为30％的氨水，氨水的体积为酸性铁盐溶液的6倍，搅拌均匀，待产物颜色变为棕色后，静置沉淀并进行磁力分离，将多余的液体倒去，用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗4次，过滤后得到fe3o4，经真空冷冻干燥72h，得到磁性fe3o4纳米粒子；3)磁性fe3o4纳米粒子加入微藻生物经过培养后的培养基中，每升微藻培养基中添加磁性fe3o4纳米粒子0.3g，搅拌形成混合液，然后将混合液恒温振荡4天，完成微藻细胞与磁性fe3o4纳米粒子之间的稳定吸附固定，得到磁性微藻生物吸附剂。其中步骤3)中的磁性fe3o4纳米粒子经过预处理，预处理方法为：将磁性fe3o4纳米粒子加入乙醇水溶液中中，然后搅拌混合均匀得到混合液，然后加入氨水，氨水与混合液的体积比为1:100，再加入硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯与磁性fe3o4纳米粒子的质量比为1:8，搅拌反应6h，反应温度为50℃，然后进行磁力分离得到预处理磁性fe3o4纳米粒子。测试：将实施例1～5制备的磁性微藻生物吸附剂加入含pb废水中，废水中pb浓度20mg/l，磁性微藻生物吸附剂投加量：15g/l，通过震荡吸附完成废水中pb的去除，震荡吸附的频率控制在200rpm，震荡吸附时间60min，吸附完成后对废水中的微藻生物吸附剂进行磁力分离，采用原子吸收分光光度法测定废水中pb浓度，计算去除率。实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5pb去除率95.394.896.496.295.7以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12