專利名稱：重金屬生物吸附劑及其制備方法和在處理含鎘廢水中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微生物應用領域和廢水處理領域，尤其涉及一種重金屬生物吸附劑及其制備方法和在處理含鎘廢水中的應用。
背景技術：
目前，環(huán)境中重金屬污染危害已經成為一個全球性的問題。其中，重金屬鎘具有高毒性、分布廣泛的特點，并對人和動植物的生長發(fā)育具有嚴重危害。含鎘廢水主要來自電鍍廠、染料行業(yè)、礦冶過程、電池生產、制革、影片制造及汽車制造等部門。因此如何去除鎘污染受到環(huán)境保護研究者的高度關注。傳統(tǒng)的處理含鎘廢水的方法主要有離子交換法、化學沉淀法、膜分離法及活性炭吸附法等，但這些方法普遍存在處理效果不好、花費高等缺點。 生物修復技術是環(huán)境領域近年發(fā)展起來的處理重金屬污染廢水的新技術。在處理重金屬污染廢水中，微生物細胞壁表面的官能團參與對重金屬的吸附，具有選擇性強、效率高、操作簡單、能耗低和經濟可行等優(yōu)點。例如利用簡青霉(Penicillium simplicissimum)作為生物吸附劑，對廢水中重金屬有很好的吸附功能。然而，現(xiàn)有的廢水處理技術一般對反應條件要求苛刻，成本高，不易于操作。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種吸附功能強的新型重金屬生物吸附劑，相應提供一種該重金屬生物吸附劑的制備方法，并且還提供一種操作條件簡單、易于實施、應用范圍廣、成本低、利用率高的利用該重金屬生物吸附劑去除廢水中鎘的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為一種新型重金屬生物吸附劑，主要由經鼠李糖脂改性處理后的簡青霉菌粉組成。本發(fā)明相應提供一種制備上述重金屬生物吸附劑的方法，包括以下具體步驟(1)將簡青霉孢子粉置于無菌水中制成孢子懸液，并將所述孢子懸液接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)；(2)將步驟(1)培養(yǎng)后的簡青霉繼續(xù)進行擴大培養(yǎng)，在進行擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)液中添加生物表面活性劑鼠李糖脂，每升培養(yǎng)液中鼠李糖脂的添加量為0. 20g 0. 25g，培養(yǎng) 4 7 后，收集菌球；(3)用無機鹽溶液對上述菌球進行清洗，然后在_35°C _40°C下冷凍干燥至恒重，并將上述菌球研磨成粉末狀，制得重金屬生物吸附劑。本發(fā)明還相應提供一種利用上述重金屬吸附劑或上述方法制備的重金屬吸附劑去除廢水中鎘的方法，包括以下具體步驟(1)將上述重金屬生物吸附劑添加至含鎘廢水中，每升廢水的添加量為0.2g 0. 3g ；
(2)對上述廢水進行振蕩反應，并控制反應條件溫度為 30°C，轉速為 120rpm 140rpm，充分反應完全；(3)濾除經上述振蕩反應后的重金屬生物吸附劑，完成對廢水中鎘的去除。作為對上述技術方案的進一步改進，上述廢水中鎘的濃度優(yōu)選控制在20mg/L 400mg/L。作為對上述技術方案的進一步改進，上述振蕩反應時間優(yōu)選為4h 他。作為對上述技術方案的進一步改進，上述振蕩反應時的PH值優(yōu)選為4. 5 5. 5。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1、本發(fā)明的新型重金屬生物吸附劑由于在簡青霉的培養(yǎng)過程中加入了生物表面活性劑鼠糖李脂，其改變了菌體的表面結構，從而具有更好的吸附功能；2、本發(fā)明的方法是將制得的生物吸附劑直接加入工業(yè)廢水中，以去除廢水中的鎘，整個處理工藝成本較低，操作條件相對簡單且容易實施；3、本發(fā)明的方法能夠實現(xiàn)對廢水中鎘的去除，且總體吸附量相對較高，優(yōu)選條件下鎘的生物吸附量可達62. 5mg/g，對工業(yè)廢水的治理和水環(huán)境的改善具有重要意義。


圖1為本發(fā)明實施例1反應前的生物吸附劑在電子掃描電鏡下的微觀結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1反應后的生物吸附劑在電子掃描電鏡下的微觀結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例1的生物吸附劑在不同pH下對鎘的吸附容量示意圖；圖4為本發(fā)明實施例2的生物吸附劑在不同處理時間下對鎘的吸附容量示意圖；圖5為本發(fā)明實施例3的生物吸附劑在不同的鎘離子初始濃度下對鎘的吸附容量示意圖。
具體實施例方式以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1 本發(fā)明的重金屬生物吸附劑及其制備和在不同pH值下的應用?！N重金屬生物吸附劑，其主要由經鼠李糖脂改性處理后的簡青霉菌粉組成。本實施例的重金屬生物吸附劑具體由以下步驟制備得到(1)將簡青霉(Penicillium simplicissimum)的孢子粉末從斜面培養(yǎng)基上刮下， 于無菌水中制成孢子懸液，并將孢子懸液接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基(其成分見表1)中， 500mL錐形瓶中裝有液體培養(yǎng)基100mL ；(2)將步驟(1)培養(yǎng)后的簡青霉繼續(xù)進行擴大培養(yǎng)，在進行擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)液中添加生物表面活性劑鼠李糖脂(rhamnolipids)，每升培養(yǎng)液中鼠李糖脂的添加量為 0. 20g，然后置于恒溫振蕩箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度30°C，搖床轉速為150rpm，培養(yǎng)72h后，收集菌球；(3)用無機鹽溶液(MSM的成分見表2所示)將上述菌球清洗兩遍，然后在_40°C 下冷凍干燥至恒重，并將所述菌球研磨成粉末狀，過180目篩，制得本實施例的重金屬生物吸附劑。 表1 液體培養(yǎng)基成分
權利要求
1.一種重金屬生物吸附劑，其特征在于所述重金屬生物吸附劑主要由經鼠李糖脂改性處理后的簡青霉菌粉組成。
2.一種制備如權利要求1所述的重金屬生物吸附劑的方法，包括以下步驟(1)將簡青霉(Penicilliumsimplicissimum)孢子粉置于無菌水中制成孢子懸液，并將所述孢子懸液接種到液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)；(2)將步驟(1)培養(yǎng)后的簡青霉繼續(xù)進行擴大培養(yǎng)，在進行擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)液中添加生物表面活性劑鼠李糖脂，每升培養(yǎng)液中鼠李糖脂的添加量為0. 20g 0. 25g，培養(yǎng)4 7 后，收集菌球；(3)用無機鹽溶液對所述菌球進行清洗，然后在_35°C -40°C下冷凍干燥至恒重，并將所述菌球研磨成粉末狀，制得重金屬生物吸附劑。
3.一種利用如權利要求1所述的重金屬生物吸附劑或權利要求2所述的制備方法制得的重金屬生物吸附劑去除廢水中鎘的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將所述重金屬生物吸附劑添加至含鎘廢水中，每升廢水的添加量為0.2g 0. 3g ；(2)對上述廢水進行振蕩反應，并控制反應條件溫度為 30°C，轉速為 120rpm 140rpm，充分反應完全；(3)濾除經所述振蕩反應后的重金屬生物吸附劑，完成對廢水中鎘的去除。
4.根據權利要求3所述的利用重金屬生物吸附劑去除廢水中鎘的方法，其特征在于 所述廢水中鎘的濃度控制在20mg/L 400mg/L。
5.根據權利要求3或4所述的利用重金屬生物吸附劑去除廢水中鎘的方法，其特征在于所述振蕩反應的時間為4h 他。
6.根據權利要求3或4所述的利用重金屬生物吸附劑去除廢水中鎘的方法，其特征在于所述振蕩反應時的PH值為4. 5 5. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重金屬生物吸附劑及其制備方法和在處理含鎘廢水的應用。該重金屬生物吸附劑主要由經鼠李糖脂改性處理后的簡青霉菌粉組成。制備該生物吸附劑的方法主要步驟包括先在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)簡青霉，然后將培養(yǎng)后的簡青霉繼續(xù)擴大培養(yǎng)，在此過程中添加生物表面活性劑鼠李糖脂，培養(yǎng)后，收集菌球，再經無機鹽溶液清洗，冷凍干燥至恒重，研磨成粉末狀，制得該重金屬生物吸附劑。在處理含鎘廢水的應用主要是利用該重金屬生物吸附劑去除廢水中的鎘，主要步驟為將其加入至含鎘廢水，振蕩反應，濾除后，完成去除過程。利用本發(fā)明的重金屬生物吸附劑處理含鎘廢水，具有良好的吸附效果。本發(fā)明的去除廢水中鎘的方法，操作條件簡單、易于實施、成本低、效率高。
文檔編號B01J20/30GK102151551SQ201110027348
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權日2011年1月25日
發(fā)明者劉智峰, 姜麗麗, 曾光明, 袁興中, 陳耀寧 申請人:湖南大學