专利名称：一种麦糟固定化小球的制备方法及利用其处理含铅废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种麦糟固定化小球的制备及用于处理含铅废水的方法，该方 法能够解决粉末状麦糟处理含铅废水过程中难于沉降的技术难题，用该麦糟小
球处理l一100mg/L含铅废水能使其稳定达标排放。属于环境工程领域。
背景技术：
自从固定化技术问世以来，其正在以空前的速度向前发展，并不断完善。 固定化技术具有效率高、稳定性强的优点，利于反应后的固液分离，縮短处理 所需的时间。如今已涉及到酶固定化、细胞(微生物、动物、植物)固定化、 原生质体固定化。其固定方法也是多种多样，主要包括吸附法、交联法、包埋 法等。
吸附法又称载体结合法，操作简单，对细胞活性影响小，但所能固定的微 生物数量受所用载体的种类及其表面积的限制，反应稳定性和反复使用性差。 交联法又称无载体固定化法，使用该方法，微生物间的结合强度高，稳定性好， 经得起温度和pH值等的剧烈变化。但同时因固定化反应条件剧烈，因而酶活 性有所降低，再加上交联剂大都较昂贵，所以交联法的应用受到一定限制。目 前研究较多的是包埋法固定化技术，且其应用也比较成熟。根据载体材料和方 法的不同，包埋法分为凝胶包埋法和半透膜包埋法。凝胶包埋法是将细胞包埋 在各种凝胶内部的微孔中而使细胞固定的方法。半透膜包埋法是将细胞包埋在 由各种高分子聚合物制成的小球内而使细胞固定的方法。目前工业应用上以凝 胶包埋法固定细胞最为广泛，主要是它具有以下特点①方法简便，将细胞与 单体或聚合物一起聚凝，细胞被包埋在形成的聚合物之中。②条件温和，可选 用不同的聚合物载体，不同的包埋系统和条件，以保持细胞的酶催化活性。③ 细胞不易渗漏，稳定性好。④有较高的细胞容量，聚合体中的细胞含量可达 50% 70%。常见的凝胶包埋法有海藻酸钠包埋法、聚乙烯醇包埋法、聚丙烯酰 胺包埋法、明胶包埋法等。以上固定化技术均在某些方面存在一定的不足，如 载体结合法制备容易，载体可再生，但被固定的微生物活性相对较低，微生物与载体的结合程度不够牢固；交联固定法和包埋固定法制备较困难，载体不能 再生，但其固定化强度高，为获得较高固定化强度和较高微生物活性的固定化
微生物，通常采用"两法结合"的改进方法，如载体结合法+包埋法用载体
结合固定化方法将微生物吸附到载体上，再利用高分子聚合物进行包埋。实际 中也常将几种载体混合使用，利用各自的优点以提高使用效率。混合载体法有 效地缓解了实际固定成球难、易破碎、活性丧失等难题。
麦糟又称啤酒糟，是啤酒厂最大的副产物，占废弃物总量的80%以上，其 主要成份是麦芽糖，粗蛋白含量在25%左右，粗纤维含量在17%以上，这些功 能基团可用于吸附或络合重金属离子。据统计，2005年我国啤酒产量就达3186 万吨，年产干糟量达175万吨以上，预计今后啤酒产量还将大幅度增长。这些麦 糟在我国一直没有得到很好利用，大部分啤酒厂一般直接将湿麦糟低价出售给农 户用作词料，少数厂家将湿麦糟干燥后作为饲料销售，收益甚微。甚至有些厂家 以废弃物的形式直接排放湿麦糟，这既浪费了宝贵资源又污染了环境，因此积极 开展麦糟的综合利用具有重要的现实意义。
发明内容
为克服吸附法所能固定的微生物数量受所用载体的种类及其表面积的限制， 反应稳定性和反复使用性差等缺点；交联法固定化反应条件剧烈，因而活性有所 降低，再加上交联剂大都较昂贵，所以交联法的应用受到一定限制的缺点；本发 明提供一种麦糟固定化小球的制备方法及利用麦糟固定化小球处理含铅废水 的方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的-
一种麦糟固定化小球的制备方法，将麦糟进行水洗以洗去表面的杂质，于 60。C干燥8 12小时，研碎，过270um ( 50目)筛；将包埋剂海藻酸钠和明胶 加入到水中加热搅拌溶解，冷却；将过筛的麦糟加入到冷却后的包埋剂溶液中搅 拌形成混合溶液，其中含有质量分数为6 10%的麦糟、1 3%的海藻酸钠、l 2%的明胶，其余是水；利用蠕动泵将混合溶液压入质量分数为2 4%的氯化转溶 液中进行交联，15 20小时，形成麦糟固定化小球(其外观、表面形貌及内部 结构如附图2， 3,4所示)。
利用麦糟固定化小球处理含铅废水，固定化小球吸附铅一再生。调节l 10(kg/L含铅废水的pH值为3 6，控制温度20 45t:，将制备好的麦糟固定化 小球与含铅废水按质量体积比1: 10的比例混合，在120转/分钟的速度下振荡30 120分钟，去除废水中铅离子，上清液铅离子浓度达到国家《污水综合排放 标准》(GB 8978-1996)，排放或回用。麦糟小球用0.1 2mol/L的稀盐酸解吸再 生，重复使用。
本发明将海藻酸钠和明胶混合作为载体使用，利用各自的优点，将麦糟制成 一种性能优良的固定化小球吸附剂，用于处理含铅废水，有效地缓解了固定成球 难、易破碎等难题，真正实现了 "以废治废"。
本发明利用海藻酸钠和明胶混合的高分子载体将麦糟粉末截留在高分子网 络内，该网络结构能防止麦糟粉末渗出，解决了粉未状麦糟处理重金属废水过程 中难以沉降的技术难题。处理工艺以含铅废水为处理对象，以麦糟小球作为吸附 剂，因麦糟中含有大量的功能基团，如羟基、羧基仲 基等易与金属铅离子 结合。吸附处理后，上清液铅离子浓度达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)，麦糟小球进行解吸再生，重复使用。废水处理过程简单，操作简便， 小球可再生使用，处理后的水可进一步回用。
图1:麦糟小球的制备及处理含铅废水工艺流程示意图2:麦糟小球外观图3:麦糟小球表面形貌；
图4:麦糟小球内部结构。
具体实施例方式
以下实施例或实施方式旨在进一步说明本发明，而不皿本发明的限定。 实施例1
步骤一，lg海藻酸钠和1. 5g明胶加入到lOOmL水中加热搅拌溶解，冷却； 将10g麦糟加入到冷却后的包埋剂溶液中搅拌形成混合溶液；利用蠕动泵将混合 溶液压入质量分数为4%的氯化转溶液中进行交联，形成麦糟固定化小球。
步骤二将麦糟固定化小球与含铅10、 20、 40、 60、 80mg/L的废水按质量体 积比l: IO的比例进行混合，温度25'C，振荡速率120转/分钟，时间90分钟， 处理后水中铅离子浓度分别为0.21、 0.53、 0.86、 0.91、 0.95mg/L，去除率高 于98%，出水中残留铅离子浓度低于国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996， lmg/L)。
实施例2
麦糟、空白小球、麦糟固定化小球处理含铅废水效果对比。所用麦糟为预处理后麦糟。空白小球制作方法为将lg海藻酸钠和1. 5g明胶 加入到lOOmL水中加热搅拌溶解，冷却，形成混合溶液；利用蠕动泵将混合溶液 压入质量分数为4%的氯化转溶液中进行交联，形成麦糟固定化小球。麦糟固定 化小球制作方法同实施例l。
将麦糟、空白小球、麦糟固定化小球与含铅20mg/L的废水按质量体积比l: IO的比例进行混合，温度25-C，振荡速率120转/分钟，时间90分钟，处理后 水中铅离子浓度分别为5. 44、 17. 48和0. 53mg/L,去除率分别为72. 8%、 1.26% 和97. 35%。麦糟固定化小球处理含铅废水，出水中残留铅离子浓度低于国家《污 水综合排放标准》(GB 8978-1996， lmg/L)。
实施例3
按实施例1制备麦糟固定化小球，将麦糟固定化小球与含铅20mg/L的废水 按质量体积比l: IO的比例进行混合，温度25-C,振荡速率120转/分钟，时间 90分钟；反应后将小球与取出，洗净；用0. 5mol/L的稀盐酸解吸再生，重复使 用5次；处理20mg/L的含铅废水，每次的去除率仍可达到95%以上。
权利要求
1. 一种麦糟固定化小球的制备方法，其特征在于将麦糟进行水洗后于60℃干燥8～12小时，研碎，过270μm筛；将包埋剂海藻酸钠和明胶加入到水中加热搅拌溶解，冷却；将过筛的麦糟加入到冷却后的包埋剂溶液中搅拌形成混合溶液，其中麦糟的质量含量为6～10％、海藻酸钠的质量含量为1～3％、明胶的质量含量为1～2％的明胶，其余为水；利用蠕动泵将混合溶液压入质量分数为2～4％的氯化钙溶液中进行交联，15～20小时，形成麦糟固定化小球。
2. —种利用权利要求1所述麦糟固定化小球处理含铅废水的方法，其特征 在于调节含铅废水的PH值为3 6，控制温度20 45-C，将麦糟固定化小球与 含铅废水按质量体积比1: 10的比例混合，在120转/分钟的速度下振荡30 120 分钟，去除废水中铅离子，上清液排放或回用。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于本发适合于处理含铅l 100mg/L的含铅废水。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于处理含铅废水后的麦糟固定 化小球用0.1 2mol/L的稀盐酸解吸再生。
全文摘要
一种麦糟固定化小球的制备方法及利用其处理含铅废水的方法。将麦糟进行水洗后于60℃干燥，研碎，过筛；将过筛的麦糟加入到海藻酸钠和明胶溶液中，形成麦糟固定化小球；调节含铅废水的pH值为3～6，控制温度20～45℃，将麦糟固定化小球与含铅废水按质量体积比1∶10的比例混合，振荡，去除废水中铅离子。采用本发明处理含铅废水，金属离子的去除率高达97％，允许进水金属离子浓度达100mg/L，固定化小球可以再生使用。
文档编号C02F1/28GK101428870SQ20081014386
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者兵 彭, 李青竹, 杨志辉, 柴立元, 王云燕, 王海鹰, 静 赵, 闵小波, 燕 黄 申请人:中南大学