一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料及其製備方法
2023-10-06 10:46:54 2
專利名稱：一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料及其製備方法，具體涉及利用啤酒酵母菌負載在牛皮膠原纖維上製得的一種新型的材料，屬於水淨化處理領域。
背景技術：
鈦，是一種稀有金屬，它的危害還不為人們所熟知，因此也未受到重視。研究證實，飲用含鈦離子過高的水，將導致人體中毒，鈦會損害肺部，產生纖維肉瘤。因此，對鈦離子的檢測在環境保護和人體健康方面，具有很重要的意義。世界衛生組織的研究表明，人體每天 許攝入的鈦不能超過300ug。目前用於去除天然水體中鈦離子的方法主要有沉澱法、溶劑萃取法和鹽析法。沉澱法具有技術成熟、投資少、處理成本低、適應性強、管理方便、自動化程度高等諸多優點，是含銅廢水的常規處理方法，但是處理後會產生含銅汙泥，若汙泥沒有得到妥善的處理還會產生二次汙染。溶劑萃取法雖然操作簡單，成本不高，但去除鈦離子的效率不高，因此此方法已被逐漸淘汰。鹽析法與萃取法相似，雖然簡單方便，但是這種方法適合用於初步的水處理，對於深層次的處理幾乎沒有效果。吸附法作為一種公認的、有效而經經濟的汙水淨化方法，近年來受到人們的廣泛關注。本發明與傳統的吸附法去除鈦離子的方法相比，具有材料可再生利用、循環使用、材料易得、無二次汙染等特點。實現了生活垃圾的綜合利用，保護了環境，拓寬了水吸附處理過程中複合材料的選擇範圍，實現廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經濟效益。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有的技術在吸附材料再生利用和循環利用方面的不足，提供了一種去除天然水體中的鈦離子的複合吸附材料及其製備方法。本發明是一種新型的複合吸附材料，具有吸附效率高，操作簡單，成本低，回收利用率大，且可以再生，無二次汙染等特點。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
(1)取15 20g廢棄的牛皮進行清洗，加入20 25g20%NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次。然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節pH至4. 8 5. O ;
(3)最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分<10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維；
(4)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，取出靜置30 40min棄上層液體,用水反覆洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體,乾燥備用；
(5)將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h後，用蒸餾水衝洗直至pH不在降低，乾燥後將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至幹，再於50 60°C乾燥I 2h ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最後於50 60°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。本發明的原理是啤酒酵母菌表面富含羧基、氨基、羥基等官能團，能通過和金屬離子發生絡合反應，從而達到吸附去除鈦離子的目的。牛皮膠原纖維富含羥基、羧基和肽鍵，對金屬離子具有專一的吸附性，而且吸附容量大，這兩者的結合可以達到更好的吸附水平。本發明的具體應用方法為在室溫下，取pH = 6 7，濃度為7 0mg/L的含鈦離子的汙水150ml,在汙水中加入15g啤酒酵母菌-牛皮膠原纖維複合吸附材料,吸附45min後，測得汙水中鈦離子濃度小於300ug/L,去除率可達99. 9%以上。本發明的有益效果是
(1)本發明具有良好的吸附特性，吸附速率快，無溫度要求，吸附容量大，可直接在中性水溶液中實現吸附；
(2)本發明的原材料豐富，容易獲取，而且本發明經低熱可灰化，既可治理環境汙染，又可以以廢治廢，並提高了二次資源的綜合利用。
具體實施例方式本發明的目的是通過以下技術方案實現的
(1)取15 20g廢棄的牛皮進行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次。然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節pH至48 5. O ;
(3)最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分<10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維；
(4)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，
取出靜置
30 40min棄上層液體,用水反覆洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體，乾燥備用
(5)將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h後，用蒸餾水衝洗直至pH不在降低，乾燥後將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至於，再於50 60°C乾燥I 2h ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最後於50 60°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。實例I
取15g廢棄的牛皮進行清洗、加入20g20% NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的。用皮重I. 5倍的O. 14%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次。然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節PH至4. 8。最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分< 10%，研磨過篩得粒度為10目的膠原纖維。取IOg啤酒廢酵母菌，加入IOOml小，35°C水浴振蕩30min，取出靜置30min棄上層液體，用水反覆洗滌3次，用無水乙醇洗滌I次，再用水洗2次，收集菌體,乾燥備用。將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡Ih後，用蒸餾水衝洗直至pH不在降低，乾燥後將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至於，再於50°C乾燥Ih ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最後於50°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。實例2
取20g廢棄的牛皮進行清洗、加入25g20% NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的。用皮重I. 5倍的O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次。然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節PH至5. O。最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分< 10%，研磨過篩得粒度為20目的膠原纖維。取15g啤酒廢酵母菌，力口入150ml水,40°C水浴振蕩40min,取出靜置40min棄上層液體,用水反覆洗漆4次,用無水乙醇洗滌2次，再用水洗3次，收集菌體，乾燥備用，將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡2h後， 用蒸餾水衝洗直至PH不在降低，乾燥後將牛皮膠纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至於，再於60°C乾燥2h ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最後於60°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。實例3
取18g廢棄的牛皮進行清先、加入23g20% NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的。用皮重I. 5倍的O. 15%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次。然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節PH至4. 9。最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分彡10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維。取13g啤酒廢酵母菌，加入120ml水，38° C水浴振蕩35min，取出靜置35min棄上層液體，用水反覆洗滌4次，用無水乙醇洗滌I次，再用水洗3次，收集菌體，乾燥備用。將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡2h後，用蒸餾水衝洗直至pH不在降低，乾燥後將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至於，再於55°C乾燥Ih ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液PH為中性，最後於55°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。
權利要求
1.一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料，其特徵在於該復命吸附材料是將啤酒酵母菌吸附在牛皮膠原纖維上知得。
2.根據權利要求I所述是一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料及其製備方法，其特徵在於牛皮膠原纖維的製備方法 (1)取15 20g廢棄的牛皮進行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液進行鹼處理，再進行剖皮、10%的HCl脫鹼，達到除去非膠原質的目的； (2)用皮重I.5倍的O. 14% 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質，重複三次，然後用醋酸-醋酸鈉緩衝溶液調節pH至4. 8 5. O ; (3)最後用無水乙醇進行脫水，然後減壓乾燥至水分<10%，研磨過篩得粒度10 20 I I的膠原纖維。
3.權利要求I所逑的一種去除天然水體中鈦離子的複合吸附材料及其製備方法，其特徵在於啤酒酵母菌負載在牛皮膠原纖維上的方法 (1)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，取出靜置30 40min棄上層液體,用水反覆洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體,乾燥備用 (2)將用牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h後，用蒸鎦水衝洗直至pH不在降低，乾燥後將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，並水浴至幹，再於50 60°C乾燥I 2h ;然後用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸鎦水漂洗，直至清洗液pH為中性，最後於50 60°C烘乾，即可得到此新型的複合吸附材料。
全文摘要
本發明屬於環保行業水處理領域，具體涉及一種利用啤酒酵母菌負載在牛皮膠原纖維上製得的新型的複合吸附材料來去除天然水體中的鈦離子的製備方法。本發明首先利用氫氧化鈉、鹽酸、醋酸和乙醇將廢棄的牛皮製作成牛皮膠原纖維，然後通過共混、攪拌將啤酒酵母菌負載在牛皮膠原纖維上，最後通過離心脫水和真空乾燥後製得一種新型的複合吸附材料。本發明對鈦離子具有的有益的選擇吸附性能且有可再生利用、操作簡單、無二次汙染、廉價高效等特點。本發明工藝簡單，成本低，效率高，有利於環保，在水處理領域有較高的經濟和社會效益。
文檔編號B01J20/30GK102872806SQ20121032211
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者雷春生, 陳蓉蓉, 雷思宇 申請人:常州大學