吸附废水中Pb2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水重金属离子处理技术领域，尤其是一种吸附废水中Pb2+的氨基磺 酸铵细菌纤维素的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，废水的大量排放，重金属污染问题越来越引起人们的关注。 含有重金属离子的废水主要来源于机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属的冶炼和部分化 工企业。重金属是对生态环境危害极大的一类污染物，主要包括汞、镉、铬、铅、锌、铜、钴、 锰、钛、钼等，它们进入环境后不能被生物降解，只能改变形态或被转移、稀释，参与食物链 循环并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。
[0003] 为了最大限度地减少重金属污染对生态系统造成的严重影响，人们一直在不断地 努力开发处理重金属废水的新技术，并取得了一定的成绩，但仍有许多问题需要研宄。
[0004] 国内外对重金属废水的处理研宄常用的方法有化学法、离子交换法、电解法、反渗 透法、电渗析法、吸附法和生物法等。
[0005] 传统的物理化学方法处理重金属废水存在处理费用大、易造成二次污染、操作复 杂等不足。因此，研宄开发来源丰富且价格低廉的吸附剂去除重金属离子，已成为重金属废 水处理领域的发展趋势。
[0006] 目前，对吸附剂的研宄主要集中在甲壳素、淀粉及其衍生物上，然而，随着经济社 会的发展，这已经远远不能满足需要，开发廉价高效的新型吸附剂成为经济社会发展的迫 切要求。纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料，因此，纤维素及其衍生物被广泛应用 于吸附重金属离子研宄。但在纤维素制备过程中，为能获得高纯度的纤维素需消耗大量的 化学原料，由此启迪人们探索具有很大发展潜力的微生物合成法。该法所获得的细菌纤维 素培养成本低，可以降解，不会产生二次污染，比表面积比较高，且分子中存在大量的羟基， 对溶液中金属离子有良好的吸附性能。近年来逐步被人们重视并成为研宄热点，特别是作 为絮凝剂和螯合吸附剂，在水处理及环保方面应用广泛。纤维素及其衍生物以其来源广泛、 价格低廉等特点备受人们的关注。但细菌纤维素与上述的吸附剂相比，吸附效果不甚理想， 为了提要细菌纤维素的吸附性能，要对其进行改性研宄。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种吸附废水中Pb2+的氨基磺酸 铵细菌纤维素的制备方法。
[0008] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0009] -种吸附废水中Pb2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，包括步骤如下：
[0010] (1)细菌纤维素的制备，
[0011] ①细菌纤维素的培养，
[0012] I、一级种子振荡培养：取活化好的斜面种子接入种子培养基，28°C振荡培养24h， 接种时充分振荡，以释放出菌体；
[0013] II、二级种子扩大化培养：取一次振荡培养后的种子培养基以10%接种量接入相 同体积的新种子培养基，28°C振荡培养20h ;
[0014] III、静态发酵培养：取二级种子以10%接种量接入盛有发酵培养基的培养皿中， 28°C静置培养7d;
[0015] ②细菌纤维素的分离和提纯，
[0016] I、从培养皿里取出细菌纤维素膜，用蒸馏水多次冲洗除去膜表面杂质，再将膜浸 入0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去残存的菌体蛋白和培养基；
[0017] II、用去离子水对膜反复冲洗，然后用0. 5%乙酸浸泡过夜后再用去离子水冲洗， 至PH试纸测其表面为中性，此时膜呈乳白色半透明状；
[0018] III、105 °C干燥至恒重后备用；
[0019] ③细菌纤维素粉末的制备；
[0020] 取烘干的细菌纤维素块状物放入粉碎机内，粉碎lOmin，再将粉碎后的细菌纤维素 过筛，装入试剂瓶中储存；
[0021] ⑵环氧化细菌纤维素的制备，
[0022] ①称取Ig细菌纤维素粉末，加入浓度29. 75 %的氢氧化钠溶液100mL，室温下磁力 搅拌碱化lh，过滤，水洗至中性，50°C烘干，制得碱化细菌纤维素；
[0023] ②将碱化细菌纤维素放入封口反应瓶中，加入60. 6mL 8%的氢氧化钠溶液、3. 5mL 环氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反应10?llh，过滤，水洗至中性后再用20mL丙酮洗涤一次，滤 干后50°C真空干燥至恒重，得环氧基细菌纤维素；
[0024] (3)氨基磺酸铵细菌纤维素的制备，
[0025] ①精确称取IOg的Na2CO3于氮气保护容器中，再向其中加入IOOmL除盐水，搅拌溶 解后精确称取〇. Ig氨基磺酸铵和Ig环氧化细菌纤维素，放入50°C的恒温水浴振荡器中反 应2h ;
[0026] ②将反应后的纤维素冲洗至中性，放入真空干燥箱中50°C真空干燥，得到氨基磺 酸铵细菌纤维素。
[0027] 而且、所述步骤（1)中①的I步中接种时的充分振荡为：振荡器转速为120r/min。
[0028] 而且，所述步骤（2)中①步的细菌纤维素粉末为过筛60目的粉末。
[0029] 本发明的优点和积极效果是：
[0030] 1、通过试验表明，本发明的氨基磺酸铵细菌纤维素可以作为Pb2+的吸附材料，吸 附过程较为快速，吸附过程在90min达到吸附平衡；
[0031] 2、本发明的氨基磺酸铵细菌纤维素对铅离子的吸附符合二级动力学方程和 Langmuir等温吸附方程，并具有良好的线性相关性，其理论饱和吸附量为31. 23mg/g。
【具体实施方式】
[0032] 以下对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能 以此限定本发明的保护范围。
[0033] -种吸附废水中Pb2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，该方法包括步骤如 下：
[0034] (1)细菌纤维素的制备；
[0035] ①细菌纤维素的培养，
[0036] -级种子振荡培养：取活化好的斜面种子接入种子培养基，28°C振荡培养24h，接 种时充分振荡，以释放出菌体；
[0037] 其中，振荡器转速为120r/min ;
[0038] 二级种子扩大化培养：取一次振荡培养后的种子培养基以10 %接种量接入相同 体积的新种子培养基，28°C振荡培养20h ;
[0039] 静态发酵培养：取二级种子以10%接种量接入盛有发酵培养基的培养皿中，28°C 静置培养7d。
[0040] ②细菌纤维素的分离和提纯；
[0041] I、从培养皿里取出细菌纤维素膜，用蒸馏水多次冲洗除去膜表面杂质，再将膜浸 入0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去残存的菌体蛋白和培养基；
[0042] II、用去离子水对膜反复冲洗，然后用0. 5%乙酸浸泡过夜后再用去离子水冲洗， 至PH试纸测其表面为中性，此时膜呈乳白色半透明状；
[0043] III、105 °C干燥至恒重后备用；
[0044] ③细菌纤维素粉末的制备；
[0045] 取烘干的细菌纤维素块状物放入粉碎机内，粉碎lOmin，再将粉碎后的细菌纤维素 过筛，装入试剂瓶中储存；
[0046] (2)环氧化细菌纤维素的制备；
[0047] 称取Ig细菌纤维素粉末，加入浓度29. 75 %的氢氧化钠溶液100mL，室温下磁力搅 拌碱化lh，过滤，水洗至中性，50°C烘干，制得碱化细菌纤维素；
[0048] 其中，细菌纤维素粉末为过筛60目的粉末。
[0049] 将碱化细菌纤维素放入封口反应瓶中，加入60. 6mL 8%的氢氧化钠溶液、3. 5mL 环氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反应10. 5h，过滤，水洗至中性后再用20mL丙酮洗涤一次，滤干 后50°C真空干燥至恒重，得环氧基细菌纤维素，其反应方程式如下：
[0050]
【主权项】
1. 一种吸附废水中Pb2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，其特征在于包括步骤 如下： (1) 细菌纤维素的制备， ① 细菌纤维素的培养， I、 一级种子振荡培养：取活化好的斜面种子接入种子培养基，28°C振荡培养24h，接种 时充分振荡，以释放出菌体； II、 二级种子扩大化培养：取一次振荡培养后的种子培养基以10%接种量接入相同体 积的新种子培养基，28°C振荡培养20h ; III、 静态发酵培养：取二级种子以10%接种量接入盛有发酵培养基的培养皿中，28°C 静置培养7d ; ② 细菌纤维素的分离和提纯，
1. 从培养皿里取出细菌纤维素膜，用蒸馏水多次冲洗除去膜表面杂质，再将膜浸入 0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去残存的菌体蛋白和培养基； II、 用去离子水对膜反复冲洗，然后用0. 5%乙酸浸泡过夜后再用去离子水冲洗，至pH 试纸测其表面为中性，此时膜呈乳白色半透明状； III、 105 °C干燥至恒重后备用； ③ 细菌纤维素粉末的制备； 取烘干的细菌纤维素块状物放入粉碎机内，粉碎l〇min，再将粉碎后的细菌纤维素过 筛，装入试剂瓶中储存； (2) 环氧化细菌纤维素的制备， ① 称取lg细菌纤维素粉末，加入浓度29. 75 %的氢氧化钠溶液100mL，室温下磁力搅拌 碱化lh，过滤，水洗至中性，50°C烘干，制得碱化细菌纤维素； ② 将碱化细菌纤维素放入封口反应瓶中，加入60. 6mL 8 %的氢氧化钠溶液、3. 5mL环 氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反应10?llh，过滤，水洗至中性后再用20mL丙酮洗涤一次，滤干 后50°C真空干燥至恒重，得环氧基细菌纤维素； (3) 氨基磺酸铵细菌纤维素的制备， ① 精确称取l〇g的Na2C03于氮气保护容器中，再向其中加入100mL除盐水，搅拌溶解 后精确称取〇. lg氨基磺酸铵和lg环氧化细菌纤维素，放入50°C的恒温水浴振荡器中反应 2h ； ② 将反应后的纤维素冲洗至中性，放入真空干燥箱中50°C真空干燥，得到氨基磺酸铵 细菌纤维素。
2. 根据权利要求1所述的吸附废水中Pb 2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，其特 征在于：所述步骤（1)中①的I步中接种时的充分振荡为：振荡器转速为120r/min。
3. 根据权利要求1所述的吸附废水中Pb 2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，其特 征在于：所述步骤（2)中①步的细菌纤维素粉末为过筛60目的粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种吸附废水中Pb2+的氨基磺酸铵细菌纤维素的制备方法，包括步骤有：(1)细菌纤维素的制备，其中有：①细菌纤维素的培养；②细菌纤维素的分离和提纯；③细菌纤维素粉末的制备；(2)环氧化细菌纤维素的制备，其中有：①制得碱化细菌纤维素；②得环氧基细菌纤维素；(3)氨基磺酸铵细菌纤维素的制备。本发明的氨基磺酸铵细菌纤维素作为Pb2+的吸附材料，吸附过程快，吸附过程在90min达到吸附平衡，并具有良好的线性相关性，其理论饱和吸附量为31.23mg/g。
【IPC分类】B01J20-24, C02F1-62, C02F1-28, B01J20-30
【公开号】CN104525148
【申请号】CN201510012471
【发明人】赵鹏, 郭军科, 卢立秋, 邵林, 于金山, 郝春艳, 苏展, 刘鸿芳
【申请人】国家电网公司, 国网天津市电力公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月12日