一種利用改性泡葉藻吸附水中重金屬離子鉻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用改性泡葉藻吸附水中重金屬離子鉻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Cr(VI)是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，是美國EPA公認(rèn)的129重點(diǎn)污染物之一，同樣 也是我國重點(diǎn)整治的污染物。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬的使用越來越廣泛，伴隨而 來的重金屬污染問題也日趨嚴(yán)重。電鍍制革、染料、膠片等工業(yè)生產(chǎn)過程中都排放大量的含 鉻（VI)廢水。鉻（VI)在水體中主要以Cr20廣和CrO廣形式存在，氧化性非常強(qiáng)，具有強(qiáng)毒 性，為致癌物質(zhì)，并易被人體吸收而在體內(nèi)蓄積。因此鉻（VI)是水質(zhì)污染控制的一項(xiàng)重要 指標(biāo)。
[0003] 對含鉻廢水的凈化處理方法按開發(fā)和應(yīng)用時(shí)間分為兩大類：傳統(tǒng)的含鉻（VI)廢 水處理方法和全新的處理方法。傳統(tǒng)的處理方法如化學(xué)沉淀法、離子交換樹脂法、吸附法等 雖然有一定的效果，但都存在耗資巨大且容易造成二次污染的問題；新研宄開發(fā)的光化學(xué) 還原法、微生物吸附法等效果好，能耗低，原材料來源廣，有效的利用了環(huán)境資源，達(dá)到了環(huán) 保目的。近年來，利用微生物從稀溶液中吸附鉻（VI)的研宄取得了多項(xiàng)成果，從運(yùn)用情況 看，利用微生物吸附法在投資、運(yùn)行、操作管理和金屬回收、水回用等方面優(yōu)越傳統(tǒng)的治理 方法。生物法以其投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，很快得到了長足的發(fā)展。目前 生物法主要是分為失活微生物吸附法和活體微生物法。用失活微生物吸附去除鉻，不但充 分利用了廉價(jià)原料，而且具有較好的除鉻效果。
[0004] 微生物吸附法的處理工藝與傳統(tǒng)的物理化學(xué)工藝相比，最大差別是在運(yùn)行過程中 微生物能不斷地增殖，且去除金屬離子的量隨生物量增加而增加。而離子交換法中離子交 換樹脂的交換容量有限，達(dá)到飽和吸附后，就不能再去除金屬離子；化學(xué)沉淀法中，作用物 的化學(xué)計(jì)量也是一定的，無增殖的可能。因此，開發(fā)和利用生物吸附劑處理重金屬廢水使廢 水處理的技術(shù)向著無毒、無害、無二次污染的方向邁進(jìn)了一大步。
[0005] 生物吸附法是利用某些生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金 屬離子，再通過固液兩相分離來去除金屬離子的方法。凡具有從溶液中分離金屬能力的生 物體或生物體制備的衍生物都可稱為生物吸附劑，主要有菌體、藻類、細(xì)胞提取物等。藻類 生物吸附劑對吸附主要起作用的是藻類細(xì)胞。藻類細(xì)胞壁的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定著金屬 離子與它的相互作用特性。藻類的細(xì)胞壁在多數(shù)情況下是由纖維素的微纖絲形成的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)構(gòu)成，含有豐富的多糖，如果膠（含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物）、 木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖帶負(fù)電，可以通過靜電引力與許多金屬離子相結(jié)合。由 于藻類細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)，對重金屬離子有很大的親合性。藻類生物吸附劑在去除水中重金 屬離子方面的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1)在低濃度下，金屬可以被選擇性地去除；（2)節(jié)能，處理效率 高；（3)操作時(shí)的pH值和溫度條件范圍寬；(4)易于分離回收重金屬；（5)吸附劑易再生利 用；（6)投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，無二次污染。
[0006] 藻類吸附重金屬的機(jī)理復(fù)雜，并且活體藻類和死體藻類的吸附機(jī)理也存在差別 (活體藻類，首先將重金屬吸附在細(xì)胞壁上，吸附快，且不依賴于能量代謝，此階段類似于死 藻對重金屬的吸附，然后則通過主動運(yùn)輸將重金屬運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)），至今許多問題并不十分 清楚，比較認(rèn)可的吸附機(jī)理主要有絡(luò)合、離子交換等。藻類在對重金屬的吸附是個復(fù)雜的物 理、化學(xué)和生物過程。宏觀上講，影響藻類吸附量的主要因素有pH值、溫度、共存離子含量、 吸附時(shí)間、預(yù)處理等，還包括生物吸附劑和被吸附的離子本身的物理化學(xué)性質(zhì)以及操作環(huán) 境。
[0007] 重金屬作為一種非常有害有毒的污染物，經(jīng)常在水中的濃度較低，但又超過了規(guī) 定值，在這種情況下使用傳統(tǒng)的方法處理價(jià)格很高或者不可能，生物吸附法去除水中重金 屬的技術(shù)近年來受到極大的關(guān)注，不僅由于其吸附重金屬的有效性，而且還在于其潛在的 應(yīng)用價(jià)值?；畹暮退赖奈⑸锒寄芪剿械闹亟饘匐x子，作為生物吸附劑的生物源能夠 從低濃度的含重金屬離子的水溶液中吸附重金屬，有實(shí)用價(jià)值的微生物容易獲得，例如：發(fā) 酵過程中的酵母菌是生物吸附劑很好的生物源，大量來自海洋中的藻類也是便宜的生物 源。
[0008] 應(yīng)用微生物吸附水溶液中有毒的重金屬已有許多研宄者進(jìn)行了嘗試，并取得了 很好的效果。Greene使用藻類去除水的金，Tsezos，Mara-non使用真菌吸附水中的鈾， Ferguson和Breuer等利用泥炭蘚去除水中的Fe，Al，Pb，Cu，Cd，Zn等金屬離子。Barkley 利用藻類吸附有機(jī)廢水中的Cd，Cu等金屬離子。MarkSpinti等把泥炭蘚固定在多孔的聚 合砜基質(zhì)中成功地應(yīng)用于去除含Zn，Cd，Mg等金屬離子的酸性礦井水中，用聚合砜固定泥 炭蘚制成的球狀小粒機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)性能穩(wěn)定，容易再生，不膨脹不收縮。
[0009]目前國外已經(jīng)有使用死的微生物制成生物吸附劑去除水中重金屬的專利，例如：AMT-BI0CLAM工藝就是利用死的芽孢桿菌制成球狀生物吸附劑吸附水中重金屬離子。在美 國已有兩個科研機(jī)構(gòu)研宄提供商業(yè)用途的生物吸附劑，一個是以廢棄的微生物為對象，另 一個是以藻類為對象。
[0010] 在微生物處理重金屬廢水的過程中，不同種類的微生物對同一種金屬離子的吸附 量和去除效率存在顯著差異，而且不同藻類處理廢水中重金屬離子時(shí)所需的處理?xiàng)l件也各 不相同。泡葉藻是一類來源廣泛的海洋藻類，目前還未有利用泡葉藻處理廢水中重金屬鉻 的報(bào)道，因此，提供一種基于泡葉藻處理廢水中重金屬鉻的方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種利用改性泡葉藻吸附水中重金屬離 子鉻的方法，該方法能夠選擇性的吸附水中低濃度的Cr6+，去除率高，高效環(huán)保，不會造成二 次污染。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0013] 一種利用改性泡葉藻吸附水中重金屬離子鉻的方法，步驟如下：
[0014] (1)泡葉藻的改性處理：向泡葉藻中加入改性劑，泡葉藻和改性劑加入量的比為 lg:70-100mL，常溫下攪拌18-22小時(shí)，過濾，濾渣干燥，粉碎，過篩；
[0015] (2)將步驟（1)改性處理后的泡葉藻加入到待處理的水中，對重金屬離子鉻進(jìn)行 吸附（Cr6+)，泡葉藻的加入量