本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理的生物吸附剂。
背景技术
水体重金属污染已成为日益严峻的环境污染问题，目前重金属废水处理方法主要有化学沉淀法、物理法、吸附和离子交换等方法。化学沉淀法和物理法存在处理成本高、效果不稳定等问题。吸附和离子交换吸附容量大、吸附速度快，但成本高、再生困难。生物吸附技术由于原材料来源丰富，成本低，吸附设备简单，易操作等优点成为环境工程领域的一大研究热点。然而目前的生物质吸附剂存在吸附容量较低、原料成本较高、制备过程中存在二次污染等问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种原料成本低廉，吸附容量高的污水处理的生物吸附剂。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种污水处理的生物吸附剂，包括如下重量份的原料制成：改性蔗渣粉末50-70份、藻类粉末10-20份、壳聚糖胶液10-30份、无机混合粉末10-25份及包埋剂40-80份；
所述改性蔗渣粉末包括以下步骤制成：
(1)取蔗渣清洗干净后，用振动粉碎机粉碎至过100-250目；
(2)将步骤(1)得到的蔗渣放于氢氧化钠溶液中浸泡2-5h，再用酸性溶液中和溶液ph至6.5-6.8，继续浸泡0.5-1h，过滤，烘干；
(3)再取经步骤(2)处理过的蔗渣置于柠檬酸及磷酸二氢钠的混合溶液中，在50-85℃条件下搅拌反应1-2h，反应结束后过滤，收集滤渣，并用水洗涤至中性，烘干即可。
较佳地，在步骤(2)，所述氢氧化钠的浓度为0.3-1.2g/l。
较佳地，在步骤(3)，所述柠檬酸的浓度为0.5-2g/l，所述磷酸二氢钠的浓度为5-15g/l，所述蔗渣的加入量为10-40g/l。
较佳地，所述藻类粉末为海带、紫菜、裙带菜、马尾藻及衣藻中的一种或两种以上。
较佳地，所述无机混合粉末由二氧化硅、二氧化钛及氧化铝组成，所述二氧化硅、二氧化钛及氧化铝的质量比为1：0.1-0.3：0.1-0.5。
较佳地，所述二氧化硅为中空二氧化硅亚微米球，所述二氧化钛的粒径为1-10μm，所述氧化铝的粒径为20-50nm。
较佳地，所述甘蔗渣为为甘蔗经过压榨提取糖分后的产物。
较佳地，所述包埋剂由以下重量份的原料制成：海藻酸钠5-10份、卡拉胶3-5份、高岭土1-5份、明胶1-3份及水50-100份。
本发明还提供了一种污水处理的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤制成：
(1)包埋体制备：将改性蔗渣粉末、藻类粉末、无机混合粉末及壳聚糖胶液混合均匀后，采用超声波细胞粉碎机粉碎10-25min，制得包埋体；
(2)包埋剂制备：将海藻酸钠、卡拉胶、高岭土及明胶溶于水中制成混合溶液，得到包埋剂；
(3)将包埋体添加至包埋剂中进行混合包埋，然后在8-20℃下制粒，制粒后干燥，即得所述生物吸附剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明的污水处理的生物吸附剂，所采用原料为蔗渣及藻类粉末，廉价易得、来源广泛，且制备方法简单，成本低，无二次污染；将蔗渣先经氢氧化钠浸泡有效提高蔗渣纤维素的比表面积，改善孔结构，后再经柠檬酸及磷酸二氢钠改性，引入了羟基等活性基团，提高了蔗渣的吸附性能；
(2)采用的壳聚糖胶液中壳聚糖是一种天然的高分子材料，有很好的生物相容性，对生物无毒，传质性能好，且不会产生二次污染，制得的吸附剂机械强度高，是一种有前途的吸附剂的载体材料；
(3)本发明的生物吸附剂还添加了无机混合粉末，具有极强的凝结和沉降效果，其中二氧化硅采用中空二氧化硅亚微米球，其具有介孔结构，可有效地将重金属等有害物质吸附到中空内壁，并将其锁定在中空的壳层内，从而除去水中的重金属等有害物质，二氧化钛为微米结构，氧化铝为纳米结构，采用不同粒径等级的无机材料，可吸附污水中的各种有害物质，特别是对于污水中的铅、汞、锌、氮、磷等重金属和矿物质具有全面的吸附处理能力；
(4)通过采用包埋技术将生物吸附剂进行包埋处理，可长期、有效地对污水进行吸附处理，吸附容量高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明所使用的原料设备均可在市场上购买；其中中空二氧化硅亚微米球购自北京华美精创纳米相材料科技有限责任公司。
实施例1
一种污水处理的生物吸附剂，包括如下重量份的原料制成：改性蔗渣粉末60份、藻类粉末15份、壳聚糖胶液20份、无机混合粉末22份及包埋剂65份；甘蔗渣为甘蔗经过压榨提取糖分后的产物，藻类粉末为海带，壳聚糖胶液为将壳聚糖溶于乙酸中制得，所述壳聚糖的用量为每100ml乙酸中加入5g，乙酸浓度为2％；无机混合粉末由二氧化硅、二氧化钛及氧化铝组成，所述二氧化硅、二氧化钛及氧化铝的质量比为1：0.2：0.3；二氧化硅为中空二氧化硅亚微米球，所述二氧化钛的粒径为5μm，所述氧化铝的粒径为35nm；包埋剂由以下重量份的原料制成：海藻酸钠8份、卡拉胶4份、高岭土3份、明胶2份及水80份；
其中，改性蔗渣粉末包括以下步骤制成：
(1)取蔗渣清洗干净后，用振动粉碎机粉碎至过150目；
(2)将步骤(1)得到的蔗渣放于浓度为1.0g/l的氢氧化钠溶液中浸泡3h，再用酸性溶液中和溶液ph至6.5，继续浸泡0.5h，过滤，烘干；
(3)再取经步骤(2)处理过的蔗渣置于柠檬酸及磷酸二氢钠的混合溶液中，在70℃条件下搅拌反应1.5h，反应结束后过滤，收集滤渣，并用水洗涤至中性，烘干即可；柠檬酸的浓度为1g/l，所述磷酸二氢钠的浓度为10g/l，所述蔗渣的加入量为20g/l。
一种污水处理的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤制成：
(1)包埋体制备：将改性蔗渣粉末、藻类粉末、无机混合粉末及壳聚糖胶液混合均匀后，采用超声波细胞粉碎机粉碎15min，制得包埋体；
(2)包埋剂制备：将海藻酸钠、卡拉胶、高岭土及明胶溶于水中制成混合溶液，得到包埋剂；
(3)将包埋体添加至包埋剂中进行混合包埋，然后在15℃下制粒，制粒后干燥，即得所述生物吸附剂。
将制备好的生物吸附剂分别与配制的含铅、铬、镍或铜离子的溶液混合，含铅溶液中铅离子浓度为100mg/l，ph值为5.67；含铬溶液中铬离子浓度为100mg/l，ph值为5.78；含镍溶液中镍离子浓度为100mg/l，ph值为5.65；含铜溶液中铜离子浓度为100mg/l，ph值为6.52；生物吸附剂加入量为10g/l，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，分别测试水溶液中铅、铬、镍及铜离子的浓度，得到生物吸附剂对铅、铬、镍及铜离子的吸附率分别为80.6％、75.9％、82.8％及89.3％，可知本实施例所制备的生物吸附剂对重金属具有较高的吸附容量。
实施例2
一种污水处理的生物吸附剂，包括如下重量份的原料制成：改性蔗渣粉末50份、藻类粉末10份、壳聚糖胶液10份、无机混合粉末10份及包埋剂40份；甘蔗渣为甘蔗经过压榨提取糖分后的产物，藻类粉末为紫菜，壳聚糖胶液为将壳聚糖溶于乙酸中制得，所述壳聚糖的用量为每100ml乙酸中加入5g，乙酸浓度为2％；无机混合粉末由二氧化硅、二氧化钛及氧化铝组成，所述二氧化硅、二氧化钛及氧化铝的质量比为1：0.1：0.1；二氧化硅为中空二氧化硅亚微米球，所述二氧化钛的粒径为1μm，所述氧化铝的粒径为20nm；包埋剂由以下重量份的原料制成：海藻酸钠5份、卡拉胶3份、高岭土1份、明胶1份及水50份；
其中，改性蔗渣粉末包括以下步骤制成：
(1)取蔗渣清洗干净后，用振动粉碎机粉碎至过100目；
(2)将步骤(1)得到的蔗渣放于浓度为0.3g/l的氢氧化钠溶液中浸泡2h，再用酸性溶液中和溶液ph至6.8，继续浸泡1h，过滤，烘干；
(3)再取经步骤(2)处理过的蔗渣置于柠檬酸及磷酸二氢钠的混合溶液中，在50℃条件下搅拌反应2h，反应结束后过滤，收集滤渣，并用水洗涤至中性，烘干即可；柠檬酸的浓度为0.5g/l，所述磷酸二氢钠的浓度为5g/l，所述蔗渣的加入量为10g/l。
一种污水处理的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤制成：
(1)包埋体制备：将改性蔗渣粉末、藻类粉末、无机混合粉末及壳聚糖胶液混合均匀后，采用超声波细胞粉碎机粉碎10min，制得包埋体；
(2)包埋剂制备：将海藻酸钠、卡拉胶、高岭土及明胶溶于水中制成混合溶液，得到包埋剂；
(3)将包埋体添加至包埋剂中进行混合包埋，然后在8℃下制粒，制粒后干燥，即得所述生物吸附剂。
将制备好的生物吸附剂分别与配制的含铅、铬、镍或铜离子的溶液混合，含铅溶液中铅离子浓度为100mg/l，ph值为5.66；含铬溶液中铬离子浓度为100mg/l，ph值为5.79；含镍溶液中镍离子浓度为100mg/l，ph值为5.63；含铜溶液中铜离子浓度为100mg/l，ph值为6.55；生物吸附剂加入量为10g/l，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，分别测试水溶液中铅、铬、镍及铜离子的浓度，得到生物吸附剂对铅、铬、镍及铜离子的吸附率分别为79.4％、78.2％、81.8％及88.5％，可知本实施例所制备的生物吸附剂对重金属具有较高的吸附容量。
实施例3
一种污水处理的生物吸附剂，包括如下重量份的原料制成：改性蔗渣粉末70份、藻类粉末20份、壳聚糖胶液30份、无机混合粉末25份及包埋剂80份；甘蔗渣为甘蔗经过压榨提取糖分后的产物，藻类粉末由海带、裙带菜及马尾藻混合而成，壳聚糖胶液为将壳聚糖溶于乙酸中制得，所述壳聚糖的用量为每100ml乙酸中加入5g，乙酸浓度为2％；无机混合粉末由二氧化硅、二氧化钛及氧化铝组成，所述二氧化硅、二氧化钛及氧化铝的质量比为1：0.3：0.5；二氧化硅为中空二氧化硅亚微米球，所述二氧化钛的粒径为10μm，所述氧化铝的粒径为50nm；包埋剂由以下重量份的原料制成：海藻酸钠10份、卡拉胶5份、高岭土5份、明胶3份及水100份；
其中，改性蔗渣粉末包括以下步骤制成：
(1)取蔗渣清洗干净后，用振动粉碎机粉碎至过150目；
(2)将步骤(1)得到的蔗渣放于浓度为1.0g/l的氢氧化钠溶液中浸泡3h，再用酸性溶液中和溶液ph至6.5，继续浸泡0.5h，过滤，烘干；
(3)再取经步骤(2)处理过的蔗渣置于柠檬酸及磷酸二氢钠的混合溶液中，在70℃条件下搅拌反应1.5h，反应结束后过滤，收集滤渣，并用水洗涤至中性，烘干即可；柠檬酸的浓度为1g/l，所述磷酸二氢钠的浓度为10g/l，所述蔗渣的加入量为20g/l。
一种污水处理的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤制成：
(1)包埋体制备：将改性蔗渣粉末、藻类粉末、无机混合粉末及壳聚糖胶液混合均匀后，采用超声波细胞粉碎机粉碎15min，制得包埋体；
(2)包埋剂制备：将海藻酸钠、卡拉胶、高岭土及明胶溶于水中制成混合溶液，得到包埋剂；
(3)将包埋体添加至包埋剂中进行混合包埋，然后在15℃下制粒，制粒后干燥，即得所述生物吸附剂。
将制备好的生物吸附剂分别与配制的含铅、铬、镍或铜离子的溶液混合，含铅溶液中铅离子浓度为100mg/l，ph值为5.67；含铬溶液中铬离子浓度为100mg/l，ph值为5.82；含镍溶液中镍离子浓度为100mg/l，ph值为5.60；含铜溶液中铜离子浓度为100mg/l，ph值为6.62；生物吸附剂加入量为10g/l，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，分别测试水溶液中铅、铬、镍及铜离子的浓度，得到生物吸附剂对铅、铬、镍及铜离子的吸附率分别为78.4％、76.9％、82.1％及85.1％，可知本实施例所制备的生物吸附剂对重金属具有较高的吸附容量。
实施例4
一种污水处理的生物吸附剂，包括如下重量份的原料制成：改性蔗渣粉末60份、藻类粉末15份、壳聚糖胶液20份、无机混合粉末22份及包埋剂65份；甘蔗渣为甘蔗经过压榨提取糖分后的产物，藻类粉末为海带，壳聚糖胶液为将壳聚糖溶于乙酸中制得，所述壳聚糖的用量为每100ml乙酸中加入5g，乙酸浓度为2％；无机混合粉末由二氧化硅、二氧化钛及氧化铝组成，所述二氧化硅、二氧化钛及氧化铝的质量比为1：0.2：0.3；二氧化硅为中空二氧化硅亚微米球，所述二氧化钛的粒径为5μm，所述氧化铝的粒径为35nm；包埋剂由以下重量份的原料制成：海藻酸钠8份、卡拉胶4份、高岭土3份、明胶2份及水80份；
其中，改性蔗渣粉末包括以下步骤制成：
(1)取蔗渣清洗干净后，用振动粉碎机粉碎至过250目；
(2)将步骤(1)得到的蔗渣放于浓度为1.2g/l的氢氧化钠溶液中浸泡2h，再用酸性溶液中和溶液ph至6.8，继续浸泡0.5h，过滤，烘干；
(3)再取经步骤(2)处理过的蔗渣置于柠檬酸及磷酸二氢钠的混合溶液中，在85℃条件下搅拌反应1h，反应结束后过滤，收集滤渣，并用水洗涤至中性，烘干即可；柠檬酸的浓度为2g/l，所述磷酸二氢钠的浓度为15g/l，所述蔗渣的加入量为40g/l。
一种污水处理的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤制成：
(1)包埋体制备：将改性蔗渣粉末、藻类粉末、无机混合粉末及壳聚糖胶液混合均匀后，采用超声波细胞粉碎机粉碎25min，制得包埋体；
(2)包埋剂制备：将海藻酸钠、卡拉胶、高岭土及明胶溶于水中制成混合溶液，得到包埋剂；
(3)将包埋体添加至包埋剂中进行混合包埋，然后在20℃下制粒，制粒后干燥，即得所述生物吸附剂。
将制备好的生物吸附剂分别与配制的含铅、铬、镍或铜离子的溶液混合，含铅溶液中铅离子浓度为100mg/l，ph值为5.71；含铬溶液中铬离子浓度为100mg/l，ph值为6.01；含镍溶液中镍离子浓度为100mg/l，ph值为5.45；含铜溶液中铜离子浓度为100mg/l，ph值为6.78；生物吸附剂加入量为10g/l，吸附2h后，过滤，用蒸馏水冲洗，分别测试水溶液中铅、铬、镍及铜离子的浓度，得到生物吸附剂对铅、铬、镍及铜离子的吸附率分别为77.2％、79.9％、84.3％及80.5％，可知本实施例所制备的生物吸附剂对重金属具有较高的吸附容量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。