一種生物質砷吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發明屬于水處理材料領域，涉及一種生物質砷吸附材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將含蛋白質的花生藤蔓改性，具體工藝包括花生藤蔓洗凈、粉碎、酵母菌處理以及環糊精復合等。本發明制備的生物質砷吸附材料具有以下優點：（1）不涉及化學處理，工藝過程綠色、環保；（2）制備的生物質砷吸附材料純天然，可降解；（3）充分利用酵母菌及環糊精對五價砷離子的螯合、吸附作用，將五價砷離子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五價砷離子，是活性炭的8.5倍。本發明制備的生物質砷吸附材料既可用于工業企業含砷離子廢水處理，也可用于飲用水裝置，產品市場前景廣闊。
【專利說明】一種生物質砷吸附材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水處理材料【技術領域】，具體涉及一種生物質砷吸附材料的制備方法。【背景技術】
[0002]受砷污染地下水體的修復問題已引起世界范圍的廣泛研究和關注。目前飲用水中砷的去除方法主要有混凝、吸附、離子交換和膜方法等。其中吸附法因方法簡單、效果可靠而成為飲用水除砷的首選方法。目前常見的吸附劑有含鐵吸附劑、含鋁吸附劑等，它們具有吸附容量大、除砷效果好等優點，但因成本較高而難以推廣(工業用水與廢水，2005，36 (6)，35-38)。我國是農業大國，而且我國的地方性飲水型砷中毒病區多為經濟不(欠)發達地區，居民相對分散，不利于集中供水，因此應用價格低廉、來源豐富的生物質材料來修復高砷飲用水在我國具有廣闊的前景(安徽農業科學，2008，36 (20)，8801-8802)。
[0003]生物質纖維素是自然界最豐富的高分子生物材料(離子交換與吸附，2010，26(2)，187-192)，可與許多金屬離子螯合，因此被廣泛用于水處理工業，吸附水中砷離子，具有比表面積大、易形成親水性環境、吸附和解吸速率快、再生能力強、凈化徹底等優點。
[0004]微生物(如細菌、酵母菌、水藻、真菌等)也是一類環境友好型吸附材料，并且材料廉價易得，在吸附砷方面有著廣泛的應用前景。在使用前對材料進行物理或化學處理可以改善其吸附性能，物理方法一般有熱處理、高壓滅菌、冷凍干燥等，化學方法包括加酸、加堿或有機試劑等。利用微生物的活性改變砷的存在狀態，將三價As (III)離子氧化成為五價As(V)離子，再結合其他化學試劑(如活性炭等)以達到對砷的有效吸附。
[0005]花生藤蔓中的營養物質含量豐富，據分析測定，匍匐生長的花生藤蔓莖葉中含有12.9%的粗蛋白質、2%的粗脂肪、46.8%的碳水化合物，其中花生葉中的粗蛋白質含量高達20%。
[0006]本發明的創新性在于:(I)利用花生藤蔓富含蛋白質的特點，將其用酵母菌處理，花生藤蔓的蛋白質寄養著大量酵母菌，對提高花生藤蔓的砷吸附能力有促進作用；(2)環糊精分子與五價As (V)離子具有極強的親和性，利用花生藤蔓細胞壁的空隙與環糊精相匹配的特點，將環糊精分子鑲嵌在花生藤蔓中，進一步提高了花生藤蔓對砷的吸附能力；(3)制備的花生藤蔓生物質吸附材料對五價砷離子的吸附量高達156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg五價砷離子,是活性炭的8.5倍。
【發明內容】
[0007]本發明屬于水處理材料領域，涉及一種生物質砷吸附材料的制備方法。本發明提出的制備方法是將含蛋白質的花生藤蔓改性，具體工藝包括花生藤蔓洗凈、粉碎、酵母菌處理以及環糊精復合等。本發明制備的生物質砷吸附材料具有以下優點:(1)不涉及化學處理，工藝過程綠色、環保；(2)制備的生物質砷吸附材料純天然，可降解；(3)充分利用酵母菌及環糊精對五價砷離子的螯合、吸附作用，將五價砷離子的吸附量提升至156mg/g，即每克吸附材料可吸附156!1五價砷離子，是活性炭的8.5倍。本發明制備的生物質砷吸附材料既可用于工業企業含砷離子廢水處理，也可用于飲用水裝置，產品市場前景廣闊。
[0008]本發明提出的生物質砷吸附材料的制備方法，其特征在于:
[0009]I)清潔花生藤蔓:將花生藤蔓漂洗、烘干；
[0010]2)花生藤蔓粉碎:將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；
[0011]3)酵母菌處理:將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于20?40°C放置48?64小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ；
[0012]4)環糊精復合:將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中60?90分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為0.3%?1.5%。
[0013]將生物質砷吸附材料置于含砷廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量。
[0014]將上述吸附砷離子的生物質材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此多個循環，直至生物質砷吸附材料的砷離子吸附量小于初次吸附量的75%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為生物質砷吸附材料的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例進一步描述本發明
[0017]實施例1
[0018]將花生藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于20°C放置48小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中60分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于20°C干燥4小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為0.8%。
[0019]將0.2g生物質砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量為129mg/g，即每克吸附材料可吸附129mg砷離子。
[0020]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此10個循環，生物質砷吸附材料的砷離子吸附量仍達98mg/g，大于初次吸附量的75%。[0021]實施例2
[0022]將花生藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于40°C放置64小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中90分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于40°C干燥8小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為0.3%。
[0023]將0.2g生物質砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量為156mg/g，即每克吸附材料可吸附156mg砷離子。
[0024]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此10個循環，生物質砷吸附材料的砷離子吸附量仍達124mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0025]實施例3
[0026]將花生藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于30°C放置56小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中70分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于30°C干燥6小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為1.5%。
[0027]將0.2g生物質砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量為143mg/g，即每克吸附材料可吸附143mg砷離子。
[0028]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此10個循環，生物質砷吸附材料的砷離子吸附量仍達115mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0029]實施例4
[0030]將花生藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于20°C放置60小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中80分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于40°C干燥5小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為1.2%。
[0031]將0.2g生物質砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量為153mg/g，即每克吸附材料可吸附153mg砷離子。
[0032]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此10個循環，生物質砷吸附材料的砷離子吸附量仍達122mg/g，大于初次吸附量的75%。
[0033]實施例5
[0034]將花生藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒；將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于40°C放置50小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ;將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中90分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于40°C干燥6小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為0.8%。
[0035]將0.2g生物質砷吸附材料置于150mL含砷離子廢水中，調節溶液pH值為5?6，于20°C吸附6小時，廢水中砷離子的濃度為50?1000mg/L，吸附完畢，過濾，通過檢測溶液中殘留砷離子量，得出生物質砷吸附材料的砷離子吸附量為lllmg/g，即每克吸附材料可吸附Illmg砷離子。
[0036]將上述吸附砷離子的吸附材料置于濃度為0.1M的磷酸溶液中I小時，過濾，洗凈，烘干，完成解吸附工藝，得再生的生物質砷吸附材料；再將上述再生材料置于含砷廢水中，進行砷離子吸附。如此10個循環，生物質砷吸附材料的砷離子吸附量仍達88mg/g，大于初次吸附量的75%。
【權利要求】
1.一種生物質砷吸附材料的制備方法，其特征在于: 1)清潔花生藤蔓:將花生藤蔓漂洗、烘干； 2)花生藤蔓粉碎:將清潔后的花生藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?60目的顆粒; 3)酵母菌處理:將粉碎后的花生藤蔓與酵母菌(規格:200U/mg)及去離子水混合，攪拌I小時，于20?40°C放置48?64小時，過濾，干燥，得酵母菌處理的花生藤蔓；其中酵母菌/花生藤蔓/去離子水的重量比為1/1000/2000 ； 4)環糊精復合:將酵母菌處理的花生藤蔓置于環糊精水溶液中60?90分鐘，取出，過濾，置于干燥箱中，于20?40°C干燥4?8小時，得生物質砷吸附材料；其中，環糊精水溶液的質量濃度為0.3%?1.5%。
【文檔編號】B01J20/30GK103433001SQ201310367023
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司