申请日2016.12.05
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F1/28; B01J20/22; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，具体步骤如下：将金针菇菇渣于60～65℃干燥10～11小时后，粉碎，在一定吸附条件下，将其作为吸附剂用于吸附染料废水。所述金针菇菇渣是由以杂木屑和棉籽壳为主的培养料栽培金针菇出菇后废弃的培养基。所述吸附条件包括温度、染料废水的pH值、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间，所述吸附条件采用响应面法确定并优化。金针菇菇渣在温度35℃、pH 5.5～6.5、金针菇菇渣粉碎度为160目(粒径范围在95μm‑105μm)、金针菇菇渣用量为55mg/L的条件下，对浓度为50mg/L刚果红溶液吸附7小时，染料去除率可达84.94%。本发明直接利用粉碎后的金针菇菇渣处理染料废水，具有方法简单，成本低廉，效益好等优点。
权利要求书
1.一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：将金针菇菇渣于60～65℃干燥10～11小时后，粉碎，在一定吸附条件下，将其作为吸附剂用于吸附染料废水。
2.根据权利要求1所述的利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，所述金针菇菇渣是由以杂木屑和棉籽壳为主的培养料栽培金针菇出菇后废弃的培养基。
3.根据权利要求2所述的利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，所述以杂木屑和棉籽壳为主的培养料的配方具体如下：
固体物质按重量百分比为：杂木屑34%，棉子壳34%，麦麸25%，玉米粉5%，碳酸钙1%，糖1%;并且，
所述培养料的含水量64%-66%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，所述吸附条件包括温度、染料废水的pH值、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间，所述吸附条件采用响应面法确定，具体步骤如下：
1)单因素试验：分别以吸附温度、染料废水的pH、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间为单因素变量，根据染料废水的去除率确定最佳吸附温度、染料废水的pH、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间;
2)响应面法优化试验：根据步骤1)单因素试验结果选择有显著影响的三个因素作为自变量，以染料去除率为响应值，通过Box-Behnken试验，进行三因素三水平的响应面分析，确定得到的优化吸附条件。
5.根据权利要求4所述的利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，所述步骤2)响应面法优化试验的具体步骤为：以吸附剂粉碎度、吸附剂用量和吸附时间为自变量，以染料去除率为响应值，通过Box-Behnken试验设计17组试验，进行三因素三水平的响应面分析，按照下述数学回归模型二次多元回归方程：
Y=81.23+4.33A+5.74B+9.40C-2.04AB-4.13AC-3.86BC-2.46A2-2.92B2-6.58C2
确定优化吸附条件;其中，A为吸附剂用量，B为吸附时间，C为吸附剂粉碎度。
6.根据权利要求5所述的利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，所述优化吸附条件为：温度35℃、染料废水的pH 5.5～6.5、吸附剂粉碎度为160目、吸附剂用量为55mg/L，吸附时间为7小时。
说明书
一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法
技术领域
本发明属于化学工程领域，具体涉及一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法。
背景技术
生物吸附剂是指具有选择性吸附分离能力的生物体及其衍生物，其最早应用于水溶液体系中重金属等无机物的分离。从目前应用于重金属废水处理的吸附剂研究来看，活性生物体及非活性生物质均具有较强的生物吸附性能，而且失去生物活性的生物体对重金属的富集能力并不比活性生物体差，甚至要高于活体生物。
金针菇菇渣是收获金针菇后产生的废弃培养基，这些废弃培养基中含有丰富的真菌菌丝体和还未利用完的玉米芯、麸皮等生物质，这些菌丝体和残余生物质表面有吸附作用，使其作为生物吸附剂成为可能。目前工厂化栽培金针菇的规模不断扩大，金针菇菇渣来源充足，价格低廉，用它来处理染料废水具有很好的潜在价值。
目前，对于金针菇菇渣的开发利用，主要用于多糖的提取、堆肥、饲料、基质材料、直接燃烧等。邬建国等人的专利“利用金针菇废弃物制备吸附剂的方法”(CN105013449A)是通过对金针菇废弃物进项碳化后制备吸附剂，尽管该吸附剂的吸附能力较好，但其制备过程复杂，对设备要求高。袁宵报道利用栽培金针菇的棉籽壳培养渣对刚果红的去除率在57%左右，该培养渣去除率偏低与其原始培养料成分单一和染料吸附条件有关。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，该方法简单、高效、成本低廉，处理染料废水效果好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：将金针菇菇渣于60-65℃干燥10-11小时后，粉碎，在一定吸附条件下，将其作为吸附剂用于吸附染料废水。
按上述方案，优选地，所述金针菇菇渣是由以杂木屑和棉籽壳为主的培养料栽培金针菇出菇后废弃的培养基。更优选地，所述以杂木屑和棉籽壳为主的培养料的配方具体如下：
固体物质按重量百分比为：杂木屑34%，棉子壳34%，麦麸25%，玉米粉5%，碳酸钙1%，糖1%;且，所述培养料的含水量64%-66%。
按上述方案，优选地，所述吸附条件包括温度、染料废水的pH值、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间，所述吸附条件采用响应面法确定，具体步骤如下：
1)单因素试验：分别以吸附温度、染料废水的pH、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间为单因素变量，根据染料废水的去除率确定最佳吸附温度、染料废水的pH、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间;
2)响应面法优化试验：根据步骤1)单因素试验结果选择有显著影响的三个因素作为自变量，以染料去除率为响应值，通过Box-Behnken试验，进行三因素三水平的响应面分析，确定得到的优化吸附条件。
按上述方案，优选地，步骤2)响应面法优化试验的具体步骤为：以吸附剂粉碎度、吸附剂用量和吸附时间为自变量，以染料去除率为响应值，通过Box-Behnken试验设计17组试验，进行三因素三水平的响应面分析，按照下述数学回归模型二次多元回归方程：
Y=81.23+4.33A+5.74B+9.40C-2.04AB-4.13AC-3.86BC-2.46A2-2.92B2-6.58C2
确定优化吸附条件;其中，A为吸附剂用量，B为吸附时间，C为吸附剂粉碎度，方程中的系数表示各个因素对实验结果的影响程度。
按上述方案，优选地，所述优化吸附条件为：温度35℃、染料废水的pH 5.5～6.5、吸附剂粉碎度为160目(粒径范围在95μm-105μm)、吸附剂用量为55mg/L，吸附时间为7小时。
本发明突出的有益效果和特点在于：
1)本发明采用的菇渣为栽培金针菇出菇后废弃的培养基，其中含有残留的杂木屑、棉籽壳、麦麸、玉米粉以及金针菇菌丝体，以该废弃的培养基(金针菇菇渣)为物质基础制备的吸附剂获得了较好的的染料吸附率。
2)本发明采用单因素试验筛选最佳温度、溶液pH、吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间，并通过Box-Behnken试验设计和响应面法对吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间在三个水平上进行了优化，与正交试验相比，用少量的试验组就可以得出结果，并且所得到的最佳条件并不是单因素确定的值。通过响应面法优化金针菇菇渣处理染料废水的条件，通过对吸附剂粉碎度、吸附剂用量以及吸附时间对染料去除率的影响进行优化，结合单因素试验对最佳温度、溶液pH的优化，并通过验证得到的最优条件为：温度35℃、pH 5.5～6.5、金针菇菇渣粉碎度为160目(粒径范围在95μm-105μm)、金针菇菇渣用量为55mg/L条件下吸附7小时，金针菇菇渣在此条件下对浓度为50mg/L刚果红溶液的染料去除率可达84.94%，处理染料废水效果极为显著。
3)本发明提供了一种利用金针菇菇渣处理染料废水的方法，脱色效果较好，也为金针菇菇渣进行资源化在利用开辟一条新途径。
4)本发明是直接利用粉碎后的金针菇菇渣处理染料废水，方法简单，原料成本低廉，具有工业化大规模应用的实际意义，具有较好的经济效益和社会效益。