申请日2009.06.09
公开(公告)日2009.11.11
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C12N1/14; C12R1/685
摘要
一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，涉及一种生物吸附剂。提供一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法。将活化后的黑曲霉加无菌水，刮取孢子，过滤，所得菌液倒入装有无菌水和玻璃珠的锥形瓶中，振荡至镜检为分散单孢子，计数，用无菌水调节孢子悬液浓度，再接种到已灭菌的液体培养基中培养得黑曲霉菌丝球;将黑曲霉菌丝球灭菌，过滤得失活的黑曲霉菌丝球，再烘干至衡重，粉碎，得黑曲霉死菌粉剂;将2.00g黑曲霉死菌粉剂移入装有HCl的锥形瓶中，振荡后的混合液固液分离，用去离子水洗涤修饰后吸附剂至洗涤液pH值显示为中性，烘干至衡重，粉碎，即得用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂。
权利要求书
1.一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将活化后的黑曲霉加无菌水，刮取孢子，过滤，所得菌液倒入装有无菌水和玻璃珠的 锥形瓶中，振荡至镜检为分散单孢子，计数，用无菌水调节孢子悬液浓度，将该单孢子悬液 接种到已灭菌的液体培养基中培养后，得黑曲霉菌丝球;
2)将所得的黑曲霉菌丝球灭菌，过滤，得失活的黑曲霉菌丝球;
3)将失活的黑曲霉菌丝球烘干至衡重，粉碎，得黑曲霉死菌粉剂;
4)将2.00g黑曲霉死菌粉剂移入装有HCl的锥形瓶中，振荡后的混合液固液分离，用去 离子水洗涤修饰后吸附剂至洗涤液pH值显示为中性，烘干至衡重，粉碎，即得用于处理酞 菁类染料废水的生物吸附剂。
2.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤1)中，所述过滤经4层纱布过滤，无菌水的加入量为30mL，振荡的速度为 180rpm/min。
3.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤1)中，所述用无菌水调节孢子悬液浓度至107个/mL，所述将该单孢子悬液接种 到已灭菌的液体培养基中培养使液体培养基中的孢子浓度为106个/mL。
4.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤1)中，所述培养在30℃恒温培养箱中培养，培养时的振荡速度为150rpm/min， 培养的时间为72h。
5.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤2)中，所述灭菌是将所得的菌丝球置于121℃高温高压灭菌锅中，经30min灭菌， 所述过滤用4层纱布过滤。
6.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤2)中，将所得失活的黑曲霉菌丝球用去离子水冲洗菌体至冲洗液的pH值显示为 中性。
7.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤3)中，所述烘干是在80℃下烘干至衡重。
8.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤3)中，所述粉碎过100目筛。
9.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特征 在于在步骤4)中，所述HCl的用量是120mL，浓度为1mol/L。
10.如权利要求1所述的一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法，其特 征在于在步骤4)中，所述振荡是在25℃恒温箱中以150rpm/min的速度振荡6h，所述混合 液固液分离是经8000rpm/min离心10min，所述烘干的温度为80℃，所述粉碎过100目筛。
说明书
一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物吸附剂，尤其是涉及一种采用黑曲霉(ACCC 30134)作为原始菌种， 经高温高压、盐酸浸泡进行修饰处理，用于处理内含重金属离子的酞菁类染料的生物吸附剂 的制备方法。
背景技术
生物吸附技术是废水生物处理领域中一个应用较为广泛的技术，它通过生物细胞(以微生 物为主)或生物材料吸附污染物质，具有来源广泛、制作简单、运行费用低、无二次污染和处 理效率高等优点，被认为是极具应用潜力的传统处理方法替代技术。
生物吸附技术最早是由RuChhoft([1]Ruchhoft C C.J.Sewage Works J，1949，21(5)：877)在 1949年提出来的，他考察了活性污泥对水中的放射性元素Pu的去除性能，认为对Pu的去除 是由于微生物的繁殖过程中形成具有较大面积的凝胶网，而使其具有吸附能力。生物吸附主 要是生物体细胞壁表面的一些具有络合、配位能力的基团起作用，如琉基、轻基、羧基等极 性基团。吸附就是靠这些基团能够与污染物质形成离子键或共价键的结合作用。与此同时， 污染物质有可能通过沉降或晶体化作用沉积于细胞表面，从而达到去除的效果。
生物吸附技术的关键在于选择合适的生物吸附剂。生物吸附剂多采用活体和失活生物细 胞两种。与活体生物细胞相比较，利用失活生物细胞，通过一定的物理化学处理后制成稳定 的生物吸附剂颗粒，不仅具有易于携带、运输、使用等特点，并且在使用过程中可以免受有 毒有害物质的影响，尤其适用于处理工业废水。
生物材料的来源十分广泛，许多生物物质都具有优越的生物吸附能力。近年来研究较多 的生物吸附剂多采用细菌与真菌制备，如啤酒酵母菌处理Cu2+([2]王喜，甘树应.废啤酒酵母 吸附水溶液中Cu2+的性能及机理研究.中国生物工程杂志，2008，28(3)：64～68)以及 Agrobacterium sp.制得的生物吸附剂ZL5～2吸附Cr(VI)([3]李强，陈明.生物吸附剂ZL5～2 对Cr(VI)的吸附机理.环境科学，2006，27(2))等。
黑曲霉(Aspergillusniger)——真菌中的一个常见种，属半知菌门、丝孢菌纲、丝孢菌 目、从梗孢科、曲霉属。30℃下在PDA平板上培养5～7d，菌落直径达2～3cm，由致密或 中度疏松的微黄色基本菌系组成，菌落正面呈深褐色，反面呈淡黄色。菌丝大部分在培养基 内，着生丰富密集的直立分生孢子梗，多数无膈膜，粗大，顶端形成膨大的顶囊;从顶囊的 表面生出双层小梗，小梗生成瓶状产孢细胞产出成串分生孢子;分生孢子成熟时呈球形，偶 尔稍扁。由于其安全性佳，与其他真菌相比生长速度快，不易染杂菌，因而被广泛的应用于 发酵，纺织，食品等工业中，在环保领域也有应用。关于黑曲霉对重金属离子的吸附特性研 究，国内外均有不少的报道([4]Anoop Kapoor，T.Viraraghavan.Removal of heavy metals using the fungusAspergillus niger.Bioresource Technology，1999，95～104)，而对染料废水处理的报道 相对较少。
酞菁类染料为染料中间体，在纤维上与金属离子络合生成色淀，主要用于棉染印染 工艺。直接耐晒翠蓝是酞菁类染料的一种，其色泽鲜艳，各项坚牢度高，广泛应用于棉 麻、蚕丝以及锦纶的染色。有研究表明，利用UV-TiO2方法可以对直接耐晒翠蓝进行 脱色处理([5]Ruth Yu～li Yeh，Shen P W.UV/TiO2 and UV/TiO2～film for Degradation of Textile Dyes.Journal of Wuhan university of technology，2007，29(10))，但是此种方法只针对低 浓度染料废水有较高的处理效果，并且需要2.5天才能达到61%的脱色效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理酞菁类染料废水的生物吸附剂的制备方法。
本发明包括以下步骤：
1)将活化后的黑曲霉加无菌水，刮取孢子，过滤，所得菌液倒入装有无菌水和玻璃珠的 锥形瓶中，振荡至镜检为分散单孢子，计数，用无菌水调节孢子悬液浓度，将该单孢子悬液 接种到已灭菌的液体培养基中培养后，得黑曲霉菌丝球;
2)将所得的黑曲霉菌丝球灭菌，过滤，得失活的黑曲霉菌丝球;
3)将失活的黑曲霉菌丝球烘干至衡重，粉碎，得黑曲霉死菌粉剂;
4)将2.00g黑曲霉死菌粉剂移入装有HCl的锥形瓶中，振荡后的混合液固液分离，用去 离子水洗涤修饰后吸附剂至洗涤液pH值显示为中性，烘干至衡重，粉碎，即得用于处理酞 菁类染料废水的生物吸附剂。
在步骤1)中，所述过滤最好经4层纱布过滤，无菌水的加入量可为30mL，振荡的速度 可为180rpm/min，所述计数可采用血球计数板计数，用无菌水调节孢子悬液浓度最好至107 个/mL，所述将该单孢子悬液接种到已灭菌的液体培养基中培养最好使液体培养基中的孢子 浓度为106个/mL，所述培养最好在30℃恒温培养箱中培养，培养时的振荡速度最好为 150rpm/min，培养的时间最好为72h。
在步骤2)中，所述灭菌最好将所得的菌丝球置于121℃高温高压灭菌锅中，经30min 灭菌，所述过滤可用4层纱布过滤，为去除菌体表面上残留的液体培养基，最好将所得失活 的黑曲霉菌丝球用去离子水冲洗菌体至冲洗液的pH值显示为中性。
在步骤3)中，所述烘干可在80℃下烘干至衡重，所述粉碎最好过100目筛。
在步骤4)中，所述HCl的用量最好是120mL，浓度为1mol/L;所述振荡最好在25℃恒 温箱中以150rpm/min的速度振荡6h，所述混合液固液分离可经8000rpm/min离心10min，所 述烘干的温度可采用80℃，所述粉碎可过100目筛。
该生物吸附剂可直接用于处理酞菁染料——直接耐晒翠蓝。
本发明的有益效果是：在生物吸附剂的基础上进行了化学修饰，作用于吸附剂表面基团， 去除了吸附剂表面基质，有利于吸附剂更好的与酞菁染料分子结合，使吸附剂更专效于酞菁 染料，因此对直接耐晒翠蓝有更好的吸附效果。
为更有效地处理酞菁类染料废水，本发明在前人研究的黑曲霉制备生物吸附剂的基础上 将其进行化学修饰处理，而后利用修饰后得到的生物吸附剂，并直接用于处理含有重金属离 子的酞菁类染料——直接耐晒翠蓝。研究表明，该吸附剂对直接耐晒翠蓝显示出较好的吸附 效果，其吸附能力高于传统的活性炭吸附剂。由于制备该吸附剂的原料黑曲霉是发酵工业的 副产物，其制作成本要低于活性炭。