一种生物质砷吸附材料的制备方法
【专利摘要】本发明属于水处理材料领域，涉及一种生物质砷吸附材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将含蛋白质的花生藤蔓改性，具体工艺包括花生藤蔓洗净、粉碎、酵母菌处理以及环糊精复合等。本发明制备的生物质砷吸附材料具有以下优点：（1）不涉及化学处理，工艺过程绿色、环保；（2）制备的生物质砷吸附材料纯天然，可降解；（3）充分利用酵母菌及环糊精对五价砷离子的螯合、吸附作用，将五价砷离子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五价砷离子，是活性炭的8.5倍。本发明制备的生物质砷吸附材料既可用于工业企业含砷离子废水处理，也可用于饮用水装置，产品市场前景广阔。
【专利说明】一种生物质砷吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理材料【技术领域】，具体涉及一种生物质砷吸附材料的制备方法。【背景技术】
[0002]受砷污染地下水体的修复问题已引起世界范围的广泛研究和关注。目前饮用水中砷的去除方法主要有混凝、吸附、离子交换和膜方法等。其中吸附法因方法简单、效果可靠而成为饮用水除砷的首选方法。目前常见的吸附剂有含铁吸附剂、含铝吸附剂等，它们具有吸附容量大、除砷效果好等优点，但因成本较高而难以推广(工业用水与废水，2005，36 (6)，35-38)。我国是农业大国，而且我国的地方性饮水型砷中毒病区多为经济不(欠)发达地区，居民相对分散，不利于集中供水，因此应用价格低廉、来源丰富的生物质材料来修复高砷饮用水在我国具有广阔的前景(安徽农业科学，2008，36 (20)，8801-8802)。
[0003]生物质纤维素是自然界最丰富的高分子生物材料(离子交换与吸附，2010，26(2)，187-192)，可与许多金属离子螯合，因此被广泛用于水处理工业，吸附水中砷离子，具有比表面积大、易形成亲水性环境、吸附和解吸速率快、再生能力强、净化彻底等优点。
[0004]微生物(如细菌、酵母菌、水藻、真菌等)也是一类环境友好型吸附材料，并且材料廉价易得，在吸附砷方面有着广泛的应用前景。在使用前对材料进行物理或化学处理可以改善其吸附性能，物理方法一般有热处理、高压灭菌、冷冻干燥等，化学方法包括加酸、加碱或有机试剂等。利用微生物的活性改变砷的存在状态，将三价As (III)离子氧化成为五价As(V)离子，再结合其他化学试剂(如活性炭等)以达到对砷的有效吸附。
[0005]花生藤蔓中的营养物质含量丰富，据分析测定，匍匐生长的花生藤蔓茎叶中含有12.9%的粗蛋白质、2%的粗脂肪、46.8%的碳水化合物，其中花生叶中的粗蛋白质含量高达20%。
[0006]本发明的创新性在于:(I)利用花生藤蔓富含蛋白质的特点，将其用酵母菌处理，花生藤蔓的蛋白质寄养着大量酵母菌，对提高花生藤蔓的砷吸附能力有促进作用；(2)环糊精分子与五价As (V)离子具有极强的亲和性，利用花生藤蔓细胞壁的空隙与环糊精相匹配的特点，将环糊精分子镶嵌在花生藤蔓中，进一步提高了花生藤蔓对砷的吸附能力；(3)制备的花生藤蔓生物质吸附材料对五价砷离子的吸附量高达156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五价砷离子,是活性炭的8.5倍。
【发明内容】
[0007]本发明属于水处理材料领域，涉及一种生物质砷吸附材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将含蛋白质的花生藤蔓改性，具体工艺包括花生藤蔓洗净、粉碎、酵母菌处理以及环糊精复合等。本发明制备的生物质砷吸附材料具有以下优点:(1)不涉及化学处理，工艺过程绿色、环保；(2)制备的生物质砷吸附材料纯天然，可降解；(3)充分利用酵母菌及环糊精对五价砷离子的螯合、吸附作用，将五价砷离子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156!1五价砷离子，是活性炭的8.5倍。本发明制备的生物质砷吸附材料既可用于工业企业含砷离子废水处理，也可用于饮用水装置，产品市场前景广阔。
[0008]本发明提出的生物质砷吸附材料的制备方法，其特征在于:
[0009]I)清洁花生藤蔓:将花生藤蔓漂洗、烘干；
[0010]2)花生藤蔓粉碎:将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；
[0011]3)酵母菌处理:将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于20?40°C放置48?64小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ；
[0012]4)环糊精复合:将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中60?90分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为0.3%?1.5%。
[0013]将生物质砷吸附材料置于含砷废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量。
[0014]将上述吸附砷离子的生物质材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此多个循环，直至生物质砷吸附材料的砷离子吸附量小于初次吸附量的75%。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为生物质砷吸附材料的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例进一步描述本发明
[0017]实施例1
[0018]将花生藤蔓收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于20°C放置48小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ;将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中60分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于20°C干燥4小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为0.8%。
[0019]将0.2g生物质砷吸附材料置于150mL含砷离子废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量为129mg/g，即每克吸附材料可吸附129mg砷离子。
[0020]将上述吸附砷离子的吸附材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此10个循环，生物质砷吸附材料的砷离子吸附量仍达98mg/g，大于初次吸附量的75%。[0021]实施例2
[0022]将花生藤蔓收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于40°C放置64小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ;将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中90分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于40°C干燥8小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为0.3%。
[0023]将0.2g生物质砷吸附材料置于150mL含砷离子废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量为156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg砷离子。
[0024]将上述吸附砷离子的吸附材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此10个循环，生物质砷吸附材料的砷离子吸附量仍达124mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0025]实施例3
[0026]将花生藤蔓收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于30°C放置56小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ;将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中70分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于30°C干燥6小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为1.5%。
[0027]将0.2g生物质砷吸附材料置于150mL含砷离子废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量为143mg/g，即每克吸附材料可吸附143mg砷离子。
[0028]将上述吸附砷离子的吸附材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此10个循环，生物质砷吸附材料的砷离子吸附量仍达115mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0029]实施例4
[0030]将花生藤蔓收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于20°C放置60小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ;将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中80分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于40°C干燥5小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为1.2%。
[0031]将0.2g生物质砷吸附材料置于150mL含砷离子废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量为153mg/g，即每克吸附材料可吸附153mg砷离子。
[0032]将上述吸附砷离子的吸附材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此10个循环，生物质砷吸附材料的砷离子吸附量仍达122mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0033]实施例5
[0034]将花生藤蔓收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒；将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于40°C放置50小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ;将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中90分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于40°C干燥6小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为0.8%。
[0035]将0.2g生物质砷吸附材料置于150mL含砷离子废水中，调节溶液pH值为5?6，于20°C吸附6小时，废水中砷离子的浓度为50?1000mg/L，吸附完毕，过滤，通过检测溶液中残留砷离子量，得出生物质砷吸附材料的砷离子吸附量为lllmg/g，即每克吸附材料可吸附Illmg砷离子。
[0036]将上述吸附砷离子的吸附材料置于浓度为0.1M的磷酸溶液中I小时，过滤，洗净，烘干，完成解吸附工艺，得再生的生物质砷吸附材料；再将上述再生材料置于含砷废水中，进行砷离子吸附。如此10个循环，生物质砷吸附材料的砷离子吸附量仍达88mg/g，大于初次吸附量的75%。
【权利要求】
1.一种生物质砷吸附材料的制备方法，其特征在于: 1)清洁花生藤蔓:将花生藤蔓漂洗、烘干； 2)花生藤蔓粉碎:将清洁后的花生藤蔓置于粉碎机中，粉碎成粒径为20?60目的颗粒; 3)酵母菌处理:将粉碎后的花生藤蔓与酵母菌(规格:200U/mg)及去离子水混合，搅拌I小时，于20?40°C放置48?64小时，过滤，干燥，得酵母菌处理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去离子水的重量比为1/1000/2000 ； 4)环糊精复合:将酵母菌处理的花生藤蔓置于环糊精水溶液中60?90分钟，取出，过滤，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小时，得生物质砷吸附材料；其中，环糊精水溶液的质量浓度为0.3%?1.5%。
【文档编号】B01J20/30GK103433001SQ201310367023
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】蓝碧健 申请人:太仓碧奇新材料研发有限公司