一種白腐真菌菌絲體生物吸附劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理吸附劑領(lǐng)域，特別是涉及一種白腐真菌菌絲體生物吸附劑的制 備方法及其在處理合成染料廢水中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，合成染料已被廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、藥物、紙漿造紙、塑料、地毯、印刷、 電鍍和化妝品制造等多種工業(yè)領(lǐng)域。隨著這些工業(yè)的飛速發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，所 排放的工業(yè)廢水量日益增多，據(jù)統(tǒng)計，世界上染料的年產(chǎn)量達到8 X 106t，其中至少10%的染 料進入到自然水體中。這些染料廢水由于具有水量大、成分復(fù)雜、變化大、生化性差、色度、 化學需氧量（Chemical oxygen demand，C0D)及生物需氧量（Biological oxygen demand， BOD)高等特點，已成為國內(nèi)外工業(yè)廢水處理難點之一，因而受到研究者的重視和廣泛關(guān)注。 染料廢水對環(huán)境最直接的污染是其色度的污染，水體中即使只含有濃度在lmg/L左右的染 料就可產(chǎn)生較高的色度，這不僅會影響水體的美觀性，還會使水體的透光性和氣體溶解度 減小，從而阻礙光照的投射，造成自然水體的污染、水生動植物的死亡、生態(tài)系統(tǒng)的失衡，直 接或間接對人體產(chǎn)生危害。此外，一些合成染料具有一定的毒性和致癌作用，由于含有苯環(huán) 結(jié)構(gòu)，與一個或多個芳香環(huán)系統(tǒng)（OH-、NH 2-或SH-)通過共軛體系連接構(gòu)成發(fā)色團，因而難 以被降解，且其降解產(chǎn)物多為聯(lián)苯胺等一些致癌的芳香類化合物，被排放到自然水體后，在 水體中富集，經(jīng)過食物鏈富集進入人體后可引發(fā)人類惡性腫瘤，導致膀胱癌、輸尿管癌、腎 盂癌等惡性疾病。
[0003] 目前，對染料色度的脫除主要采用物理化學方法，例如光氧化、電凝法、吸附、反滲 透、膜過濾、絮凝、臭氧氧化、深層注射、離子交換、焚燒和有機溶劑提取等，但這些方法存在 諸多缺點，例如成本高、操作復(fù)雜、可產(chǎn)生難降解的污染物，并同時造成二次污染等。生物學 方法由于高效穩(wěn)定，且對環(huán)境友好，不產(chǎn)生二次污染，因而受到科學家們的廣泛關(guān)注，其主 要是通過生物降解和生物吸附兩方面發(fā)揮作用，生物降解是由微生物分泌的胞外氧化酶進 行脫色；而生物吸附主要是通過菌絲體的自身結(jié)構(gòu)與染料等大分子物質(zhì)相契合所致。據(jù)報 道，已有大量微生物可被應(yīng)用于染料脫色中。
[0004] 白腐真菌作為微生物中的一大類群，在自然界的物質(zhì)和能量循環(huán)過程中充當著極 其重要的分解者角色。由于具有可分泌漆酶（Laccase)、過氧化物酶（Lignin peroxidase, LiP)和酪氨酸酶（Tyrosinase)等多種胞外酶系等特點，迄今為止，多數(shù)研究均集中在白腐 真菌對染料的生物降解方面。而由于其細胞壁中存在多糖、蛋白質(zhì)和脂類物質(zhì)等，并含有氨 基、羥基、羧基、磷酸基和磺酸基等多種官能團，白腐真菌在染料吸附脫色方面的重要作用 也逐漸被發(fā)現(xiàn)。
[0005] 真菌生物吸附劑的吸附作用是一個不依賴于生理代謝調(diào)控的過程，其主要發(fā)生在 細胞壁上，包括物理化學吸附、靜電力吸引、離子交換、絡(luò)合作用、螯合作用及微沉淀等，因 此，通過化學試劑對真菌菌絲體進行改性處理，可以改善細胞的脫色能力，提高吸附劑的脫 色效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的處理含合成染料廢水的生物吸附劑中存在的技術(shù)問 題，提供一種白腐真菌菌絲體生物吸附劑的制備方法，并將制備得到的生物吸附劑應(yīng)用于 雜環(huán)染料中性紅脫色中，避免了物理化學方法單獨處理染料的缺陷，同時通過化學方法(月旨 質(zhì)脫除、磷酸基酯化、氨基甲基化和多氨基化）對此吸附劑進行改性，進一步提高了染料的 脫色效率，為染料廢水的無污染化處理奠定理論基礎(chǔ)，同時也為白腐真菌的應(yīng)用提供一個 新的思路。
[0007] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種白腐真菌菌絲體生物吸附劑的制備 方法，包括如下步驟：
[0008] 1)將白腐真菌種子懸液接種到液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，生長出菌絲體；
[0009] 2)采集所生長出的菌絲體，將其依次進行離心、洗滌、干燥處理后，得到不帶液體 培養(yǎng)基成分的干燥菌絲體；
[0010] 3)將所述干燥菌絲體進行粉碎處理或者粉碎改性處理，得到白腐真菌菌絲體生物 吸附劑。
[0011] 其中，所述白腐真菌選自黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium)、東 方栓孔菌（Trametes orientalis)、絨毛栓孔菌（Trametes pubescens)、微酸多年臥孔菌 (Perenniporia subacida)中的一種，優(yōu)選為微酸多年臥孔菌（Perenniporia subacida)。
[0012] 其中，步驟1)中所述白腐真菌種子懸液與液體培養(yǎng)基的體積之比為1. 8-2. 2:100， 優(yōu)選為2. 0:100。
[0013] 其中，步驟1)中所述的液體培養(yǎng)基包括：去離子水，以及溶解在去離子水中的葡 萄糖、酵母浸粉、KH 2P04、MgS04 WH2CKZnSO4 ·7Η20、維生素 Bl ;其中，每1000 mL所述液體培養(yǎng) 基中含有葡萄糖 18. 0-22. 0g，酵母浸粉 4. 5-5. 5g，KH2PO4O. 9-1. lg，MgSO4 ·7Η200· 45-0. 55g， ZnSO4 · 7H2045_55mg，維生素 B19_llmg，其余為去離子水。
[0014] 特別是，每1000 mL所述液體培養(yǎng)基中含有葡萄糖20. 0g，酵母浸粉5. 0g， KH2PO4L 0g，MgSO4 · 7Η200· 5g，ZnSO4 · 7H2050mg，維生素 BI 10mg，其余為去離子水。
[0015] 其中，步驟1)中所述培養(yǎng)條件為：溫度為28±3°C ;轉(zhuǎn)速為140-160rpm，優(yōu)選為 150rpm ;培養(yǎng)時間為6-8天，優(yōu)選為7天。
[0016] 其中，步驟2)中采集直徑為2. 5-3. Omm的菌絲體。
[0017] 其中，步驟2)所述離心處理的轉(zhuǎn)速為12000rpm，離心時間為30min ;所述洗滌處理 是用蒸餾水對離心后的菌絲體洗滌4次；所述干燥處理的溫度為70-80°C，優(yōu)選為75°C。
[0018] 其中，步驟3)中所述的將所述干燥菌絲體進行粉碎處理，得到白腐真菌菌絲體生 物吸附劑包括：
[0019] 將所述干燥菌絲體粉碎成粒徑< 200目的菌絲體干粉，以作為白腐真菌菌絲體生 物吸附劑。
[0020] 其中，步驟3)中所述的將所述干燥菌絲體進行粉碎改性處理，得到白腐真菌菌絲 體生物吸附劑包括：
[0021] 將所述干燥菌絲體粉碎成粒徑< 200目的菌絲體干粉；
[0022] 將所述的菌絲體干粉與丙酮混合，進行脫脂處理，得到脫脂菌絲體粉；
[0023] 將脫脂菌絲體粉依次進行離心、洗滌、干燥處理，制得作為白腐真菌菌絲體生物吸 附劑的脫脂菌絲體干粉。
[0024] 特別是，所述菌絲體干粉的重量與丙酮的體積之比為1:70-80,優(yōu)選為1:75。
[0025] 特別是，所述脫脂處理溫度為50±3°C ;所述脫脂處理包括將裝有菌絲體干粉和 丙酮混合物的三角瓶置于搖床上，在轉(zhuǎn)速為140_160rpm的條件下震蕩反應(yīng)5-7h后再靜置 24h，其中，轉(zhuǎn)速優(yōu)選為150rpm，震蕩反應(yīng)時間優(yōu)選為6h。
[0026] 特別是，所述離心處理的轉(zhuǎn)速為12000rpm，離心時間為30min ;所述洗漆處理是用 蒸餾水對離心后的菌絲體洗滌4次；所述干燥處理的溫度為70-80°C，優(yōu)選為75°C。
[0027] 其中，步驟3)中所述的將所述干燥菌絲體進行粉碎改性處理，得到白腐真菌菌絲 體生物吸附劑包括：
[0028] 將所述干燥菌絲體粉碎成粒徑< 200目的菌絲體干粉；
[0029] 將所述的菌絲體干粉與亞磷酸三乙酯和硝基甲烷混合，進行酯化處理，得到酯化 菌絲體粉；
[0030] 將所述酯化菌絲體粉依次進行離心、洗滌、干燥處理，制得作為白腐真菌菌絲體生 物吸附劑的酯化菌絲體干粉。
[0031] 其中，步驟3)中所述菌絲體干粉的重量與亞磷酸三乙酯的體積之比為1:35-45， 優(yōu)選為1:40 ;所述菌絲體干粉的重量與硝基甲烷的體積之比為1:25-35,優(yōu)選為1:30。
[0032] 特別是，所述酯化處理條件為：溫度為50±3°C ;搖床的轉(zhuǎn)速為140-160rpm，優(yōu)選 為150rpm ;時間為5_7h，優(yōu)選6h。
[0033] 特別是，所述離心處理的轉(zhuǎn)速為12000rpm，離心時間為30min ;所述洗漆處理是用 蒸餾水對離心后的菌絲體洗滌4次；所述干燥處理的溫度為70-80°C，優(yōu)選為75°C。
[0034] 其中，步驟3)中所述的將所述干燥菌絲體進行粉碎改性處理，得到白腐真菌菌絲 體生物吸附劑包括：
[0035] 將所述干燥菌絲體粉碎成粒徑< 200目的菌絲體干粉；
[0036] 將所述的菌絲體干粉與甲醛和甲酸混合，進行甲基化處理，得到甲基化菌絲體 粉；
[0037] 將甲基化菌絲體粉依次進行離心、洗滌、干燥處理，得到作為白腐真菌菌絲體生物 吸附劑的甲基化菌絲體干粉。
[0038] 特別是，所述菌絲體干粉的重量與甲醛的體積之比為1:15-25,優(yōu)選為1:20 ;所述 菌絲體干粉的重量與甲酸的體積之比為1:35-45,優(yōu)選為1:40。
[0039] 特別是，所述甲基化處理條件為：溫度為50±3°C ;搖床的轉(zhuǎn)速為140-160rpm，優(yōu) 選為150rpm