申请日2011.01.25
公开(公告)日2011.08.17
IPC分类号B01J20/22; B01J20/30; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/28
摘要
本发明公开了一种重金属生物吸附剂及其制备方法和在处理含镉废水的应用。该重金属生物吸附剂主要由经鼠李糖脂改性处理后的简青霉菌粉组成。制备该生物吸附剂的方法主要步骤包括：先在液体培养基中培养简青霉，然后将培养后的简青霉继续扩大培养，在此过程中添加生物表面活性剂鼠李糖脂，培养后，收集菌球，再经无机盐溶液清洗，冷冻干燥至恒重，研磨成粉末状，制得该重金属生物吸附剂。在处理含镉废水的应用主要是利用该重金属生物吸附剂去除废水中的镉，主要步骤为：将其加入至含镉废水，振荡反应，滤除后，完成去除过程。利用本发明的重金属生物吸附剂处理含镉废水，具有良好的吸附效果。本发明的去除废水中镉的方法，操作条件简单、易于实施、成本低、效率高。
权利要求书
1.一种重金属生物吸附剂，其特征在于：所述重金属生物吸附剂主要由经鼠李糖脂改性处理后的简青霉菌粉组成。
2.一种制备如权利要求1所述的重金属生物吸附剂的方法，包括以下步骤：
(1)将简青霉(Penicillium simplicissimum)孢子粉置于无菌水中制成孢子悬液，并将所述孢子悬液接种到液体培养基中进行培养;
(2)将步骤(1)培养后的简青霉继续进行扩大培养，在进行扩大培养的培养液中添加生物表面活性剂鼠李糖脂，每升培养液中鼠李糖脂的添加量为0.20g～0.25g，培养48h～72h后，收集菌球;
(3)用无机盐溶液对所述菌球进行清洗，然后在-35℃～-40℃下冷冻干燥至恒重，并将所述菌球研磨成粉末状，制得重金属生物吸附剂。
3.一种利用如权利要求1所述的重金属生物吸附剂或权利要求2所述的制备方法制得的重金属生物吸附剂去除废水中镉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述重金属生物吸附剂添加至含镉废水中，每升废水的添加量为0.2g～0.3g;
(2)对上述废水进行振荡反应，并控制反应条件：温度为28℃～30℃，转速为120rpm～140rpm，充分反应完全;
(3)滤除经所述振荡反应后的重金属生物吸附剂，完成对废水中镉的去除。
4.根据权利要求3所述的利用重金属生物吸附剂去除废水中镉的方法，其特征在于：所述废水中镉的浓度控制在20mg/L～400mg/L。
5.根据权利要求3或4所述的利用重金属生物吸附剂去除废水中镉的方法，其特征在于：所述振荡反应的时间为4h～6h。
6.根据权利要求3或4所述的利用重金属生物吸附剂去除废水中镉的方法，其特征在于：所述振荡反应时的pH值为4.5～5.5。
说明书
重金属生物吸附剂及其制备方法和在处理含镉废水中的应用
技术领域
本发明涉及微生物应用领域和废水处理领域，尤其涉及一种重金属生物吸附剂及其制备方法和在处理含镉废水中的应用。
背景技术
目前，环境中重金属污染危害已经成为一个全球性的问题。其中，重金属镉具有高毒性、分布广泛的特点，并对人和动植物的生长发育具有严重危害。含镉废水主要来自电镀厂、染料行业、矿冶过程、电池生产、制革、影片制造及汽车制造等部门。因此如何去除镉污染受到环境保护研究者的高度关注。传统的处理含镉废水的方法主要有离子交换法、化学沉淀法、膜分离法及活性炭吸附法等，但这些方法普遍存在处理效果不好、花费高等缺点。生物修复技术是环境领域近年发展起来的处理重金属污染废水的新技术。在处理重金属污染废水中，微生物细胞壁表面的官能团参与对重金属的吸附，具有选择性强、效率高、操作简单、能耗低和经济可行等优点。例如利用简青霉(Penicillium simplicissimum)作为生物吸附剂，对废水中重金属有很好的吸附功能。然而，现有的废水处理技术一般对反应条件要求苛刻，成本高，不易于操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种吸附功能强的新型重金属生物吸附剂，相应提供一种该重金属生物吸附剂的制备方法，并且还提供一种操作条件简单、易于实施、应用范围广、成本低、利用率高的利用该重金属生物吸附剂去除废水中镉的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种新型重金属生物吸附剂，主要由经鼠李糖脂改性处理后的简青霉菌粉组成。
本发明相应提供一种制备上述重金属生物吸附剂的方法，包括以下具体步骤：
(1)将简青霉孢子粉置于无菌水中制成孢子悬液，并将所述孢子悬液接种到已灭菌的液体培养基进行培养;
(2)将步骤(1)培养后的简青霉继续进行扩大培养，在进行扩大培养的培养液中添加生物表面活性剂鼠李糖脂，每升培养液中鼠李糖脂的添加量为0.20g～0.25g，培养48h～72h后，收集菌球;
(3)用无机盐溶液对上述菌球进行清洗，然后在-35℃～-40℃下冷冻干燥至恒重，并将上述菌球研磨成粉末状，制得重金属生物吸附剂。
本发明还相应提供一种利用上述重金属吸附剂或上述方法制备的重金属吸附剂去除废水中镉的方法，包括以下具体步骤：
(1)将上述重金属生物吸附剂添加至含镉废水中，每升废水的添加量为0.2g～0.3g;
(2)对上述废水进行振荡反应，并控制反应条件：温度为28℃～30℃，转速为120rpm～140rpm，充分反应完全;
(3)滤除经上述振荡反应后的重金属生物吸附剂，完成对废水中镉的去除。
作为对上述技术方案的进一步改进，上述废水中镉的浓度优选控制在20mg/L～400mg/L。
作为对上述技术方案的进一步改进，上述振荡反应时间优选为4h～6h。
作为对上述技术方案的进一步改进，上述振荡反应时的pH值优选为4.5～5.5。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的新型重金属生物吸附剂由于在简青霉的培养过程中加入了生物表面活性剂鼠糖李脂，其改变了菌体的表面结构，从而具有更好的吸附功能;
2、本发明的方法是将制得的生物吸附剂直接加入工业废水中，以去除废水中的镉，整个处理工艺成本较低，操作条件相对简单且容易实施;
3、本发明的方法能够实现对废水中镉的去除，且总体吸附量相对较高，优选条件下镉的生物吸附量可达62.5mg/g，对工业废水的治理和水环境的改善具有重要意义。