申请日2012.05.17
公开(公告)日2012.08.22
IPC分类号B01J20/24; C02F1/58; C02F1/28; B01J20/30
摘要
一种制备高效偶氮类染料生物吸附剂的改性制备方法及其对偶氮类染料废水的治理技术，本发明属于资源环境技术领域中的一种水体偶氮类染料污染的生物治理技术，是将经过改性处理的食用蕈菌组织制得的偶氮类染料生物吸附剂加入偶氮类染料污染水体中，经过吸附从而将污水中的偶氮类染料从水体中去除的方法。本发明充分利用了食用蕈菌产量大、廉价易得，改性处理手段成本低、易操的优势，制备出能够高效吸附水体偶氮类染料的生物吸附剂，其对水体中偶氮类染料的去除率能够达到95~99%。
权利要求书
1.该项发明是一种高效偶氮类染料生物吸附剂的改性制备方法及其对偶氮类染料废水的治理技术，其特征在于食用蕈菌组织经过改性处理后所制备的高效偶氮类染料生物吸附剂可直接用于吸附废水中的偶氮类染料，使废水达到国家排放标准。
2.根据权利要求1所述的高效偶氮类染料生物吸附剂的改性制备方法，其特征在于所用吸附原材料为蕈菌组织。
3.根据权利要求1所述的高效偶氮类染料生物吸附剂的改性制备方法，其特点在于吸附水体偶氮类染料的蕈菌组织是经过改性处理而得到的，即利用2%柠檬酸钠在25℃下对其进行改性处理24h，其中柠檬酸钠与蕈菌组织质量比为1:5，再用自来水冲洗至中性，50-80℃干燥，粉碎至直径<74μm所制备的高效偶氮类染料生物吸附剂。
4.根据权利要求1所述的该吸附剂对偶氮类染料废水的治理技术，其特征在于经过该高效偶氮类染料生物吸附剂吸附后，废水达到国家排放标准。
5.根据权利要求1所述的该吸附剂对偶氮类染料废水的治理技术，其特征在于饱和吸附后，该高效偶氮类染料生物吸附剂可以利用0.1M稀酸(硝酸或盐酸)溶液进行洗脱后，用水冲洗干净，再进行重复利用，5次重复使用后，该偶氮类染料吸附剂的质量损失<10%。
说明书
一种制备高效偶氮类染料生物吸附剂的改性制备方法及其对偶氮类染料废水的治理技术
技术领域
本发明属于资源环境技术领域，具体涉及利用蕈菌生物吸附剂吸附水体中主要污染物(偶氮类染料污染)的生物吸附治理技术。
背景技术
随着社会主义现代化建设的推进和经济的飞速发展，各种工业有机废水大量排放对我国水环境造成了越来越严重的污染，例如印染废水、皮革废水等高COD的染料废水，给我国自然环境造成了较为严重的破坏，违背了科学发展观这一指导思想。尤其是偶氮类染料废水，不仅对生物有强致癌作用，而且还有很高的色度，严重影响了水体环境的质量以及美观。因此，治理染料废水也已经成为修复环境过程中人们最为关注的一个重要环节。那么，目前的传统治理方法主要有：高级氧化法、生化联合处理法、超声空化降解法、电化学催化降解法、液膜分离技术和微波处理技术等。就其成本和效果来看，这些传统方法都存在成本高和操作难的瓶颈问题，因此，人们的目光逐渐的转移到了吸附处理方法上来，吸附材料主要分为天然物理吸附剂、化学合成吸附剂和生物吸附剂三大类。其中生物吸附剂以其数量大，成本低，操作工艺简单等优势受到了人们的青睐。但是传统的生物吸附剂存在一定的缺陷，例如吸附容量不够大，吸附过程中可能会释放有机物从而导致二次污染，因此，通过普通生物材料经过特殊处理加工制备的高效生物吸附剂越来越成为人们关注的焦点。
发明内容
本发明是利用我国产量非常大的食用蕈菌组织经过特定的改性处理而制成的生物吸附剂来处理偶氮类染料污染的废水。本发明中使用的食用蕈菌组织包括我国各地大量生产的各种食用菌，具有良好的吸附性能，能够有效的吸附污水中的多种多浓度的偶氮类染料。
技术方案
该目的是通过下述方案来实现的：收集食用蕈菌组织——将获得的食用蕈菌晾晒或烘干——将烘干的蕈菌组织粉碎成细粉——用2%柠檬酸钠在25℃下对其进行改性处理24h，其中柠檬酸钠与蕈菌组织质量比为1:5——用水清洗至中性——50至80℃干燥——粉碎过200目筛，颗粒直径<74μm——制成高效偶氮类染料吸附剂——放入偶氮类染料废水中——经充分吸附可去除95~99%的偶氮类染料——取出已饱和的吸附剂，经0.1M的NaNO3溶液洗脱吸附的偶氮类染料——用水将吸附剂冲洗至中性——烘干，重复使用——废弃的吸附剂收集后，放入沼气池进行生物减量处理——沼液化学处理并达标后排放——沼渣集中填埋;
上述方案中，经NaNO3溶液洗脱后，可以对吸附剂进行回收重复利用，经NaNO3溶液洗脱再生的吸附剂可以重复利用5次以上;
上述方案中，经重复利用后废弃的吸附剂即食用蕈菌菌渣投入沼气池发酵沼气并生物减量，沼液化学处理并达标后排放，沼渣集中填埋。
本发明的有益效果
该项水体偶氮类染料污染的生物材料吸附治理技术，以食用蕈菌组织为主要吸附材料，其中食用菌来源丰富、廉价易得、能够有效吸附废水中有机物离子，其改性处理所用化学物质柠檬酸钠廉价易得，且处理方法操作简单易行，经济成本低，对提高原材料吸附效率优势明显，其总体可吸附清除水体中95-99%的偶氮类染料污染物。
具体实施方式
实施例1
本例采用长根菇作为生物吸附剂原材料，通过化学改性制得的高效生物吸附剂用于吸附偶氮类染料废水中的染料刚果红(二苯基-4，4’-二(偶氮-2-)-1-氨基萘-4-磺酸钠)。首先，收集长根菇，清洗后烘干，然后用粉碎机粉碎至大小约2mm的粉末，用化学改性处理制得长根菇生物吸附剂，以4g/L的用量投入pH4的刚果红废水中，5小时后取出吸附剂，经稀酸溶液洗脱再生，待重复使用。本例中，刚果红的量可以通过气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)测定，吸附率采用以下公式计算：吸附率=(起始浓度-吸附后浓度)/起始浓度×100%。结果表明：使用长根菇制作的生物吸附剂对含刚果红20mg/L的有机废水具有97.8%的清除率。经过0.1M NaNO3洗脱再生，2次使用，处理上述同种废水，测试方法同实施例一,结果表明，对含刚果红20mg/L的有机物废水具有96.5%的清除率;
实施例2
本例采用长根菇作为生物吸附剂原材料，经化学改性制得的生物吸附剂来处理同时含有20mg/L甲基橙(对二甲基氨基偶氮苯磺酸钠)和20mg/L刚果红的pH4的染料废水。以10g/L的用量加入废水中进行吸附处理，结果表明长根菇生物吸附剂对废水中的甲基橙的去除率为96.2%，对废水中刚果红的去除率为97.4%。经过0.1M NaNO3洗脱再生，5次使用，处理上述同种废水，测试方法同实施例一，结果表明，该吸附剂对废水中的甲基橙的去除率为95.9%，对废水中刚果红的去除率为97.1%;
实施例三
本例采用姬菇作为生物原材料，经化学改性制得生物吸附剂。该吸附剂以5g/L的用量处理分别含有15mg/L甲基橙和10mg/L的甲基红(对二甲氨基偶氮苯邻羧酸)的pH4的染料废水。结果表明姬菇生物吸附剂对废水中的甲基橙的吸附率为98.1%，对甲基红的吸附率为97.8%。经过0.1M NaNO3洗甲基红脱再生，4次使用，处理上述同种废水，测试方法同实施例一，结果表明，该吸附剂对废水中的甲基橙的吸附率为97%，对甲基红的吸附率为97.4%;
实施例四
本例采用杏鲍菇为原材料，制得杏鲍菇生物吸附剂，以5g/L的用量加入分别含有12mg/L苏丹红I(1-苯基偶氮-2-萘酚)、15mg/L甲基红和10mg/L甲基橙的pH4的染料废水中进行吸附处理。结果表明，杏鲍菇生物吸附剂对苏丹红I的去除率为97%，对甲基红的去除率为98.5%，对甲基橙的去除率为96.7%。经0.1M NaNO3洗脱再生后，3次处理上述同种废水，测试方法同实施例一，结果表明，该吸附剂对苏丹红I的去除率为96.6%，对甲基红的去除率为96%，对甲基橙的去除率为95%;
实施例五
本例采用香菇作为原材料制得香菇生物吸附剂，以10g/L的用量处理同时含有20mg/L苏丹红I和20mg/L苏丹红II(1-[(2,4-二甲基苯)偶氮]-2-萘酚)的pH4的染料废水。结果表明，香菇生物吸附剂对苏丹红I的吸附率为97.1%，对苏丹红II的吸附率为96.4%。经0.1M NaNO3洗脱再生后，5次处理上述同种废水，测试方法同实施例一，结果表明，该吸附剂对苏丹红I的吸附率为95.8%，对苏丹红II的吸附率为95.2%;
实施例六
本例采用鸡腿菇作为原材料制得鸡腿菇生物吸附剂，以20g/L的用量加入到含12mg/L直接黑168(4-氨基-3-[[4'-[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-2,2'-二磺基[1,1'-联苯]-4-基]偶氮]-5-羟基-6-(苯基偶氮)-2,7-萘二磺酸)的染料废水中，进行吸附治理。结果表明，鸡腿菇生物吸附剂对直接黑168的清除率为97%。经0.1M NaNO3洗脱再生后，2次处理上述同种废水，测试方法同实施例一，结果表明，该吸附剂对直接黑168的清除率为96%;
实施例七
本例采用鸡腿菇作为原材料制得鸡腿菇生物吸附剂，以4g/L的用量分别加入到含15mg/L直接黑168和15mg/L直接灰AC(6-[[2-氨基-4-[(2-羟乙基)氨基]苯基]偶氮]-3-[[4-[[4-[[7-[(2-氨基)-4-[(2-羟乙基)氨基]苯基]偶氮]-1-羟基-3-磺基-2-萘基]偶氮]苯基]氨基]-3-磺苯基]偶氮]-4-羟基-2-萘磺酸三钠盐)的pH4的染料废水中，进行吸附处理。结果表明，鸡腿菇生物吸附剂对直接黑168的去除率为97.8%，对直接灰AC的去除率为98.9%。经0.1M NaNO3洗脱再生，2次重复利用对上述同种废水进行处理，测试方法同实施例一,结果表明，该吸附剂对直接黑168的去除率为97%，对直接灰AC的去除率为96%;
实施例八
本例采用双孢菇作为原材料制得双孢菇生物吸附剂，以10g/L的用量投入同时含18mg/L苏丹红I、18mg/L甲基橙和18mg/L直接灰AC的pH4的染料废水中，进行吸附处理。结果表明，双孢菇生物吸附剂对苏丹红I的吸附率为96.7%，对甲基橙的吸附率为97.8%，对直接灰AC的吸附率为97%。经0.1M NaNO3洗脱再生，3次重复利用对上述同种废水进行处理，测试方法同实施例一,结果表明，该吸附剂对苏丹红I的吸附率为95.5%，对甲基橙的吸附率为97.3%，对直接灰AC的吸附率为95.8%;