一種飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑的製作方法
2023-10-11 01:54:09 2
本發明涉及淨水技術領域，具體是一種飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑。
背景技術：
據新加坡聯合早報網2016年3月17日報導，美國有600萬人的自來水受到重金屬鉛汙染。法新社引述《今日美國》的報導稱，美國有2000個自來水系統受到鉛汙染，水中的含鉛量比聯邦條例許可的含量高。報導也說，美國全部50個州都出現含鉛量高於聯邦條例許可的情況。
2016年3月，江蘇省質監局發布電水壺等小家電產品的抽檢報告：部分樣品使用的鋼材是高錳鋼，使用時很容易析出重金屬，長期使用會讓人記憶力衰退、精神萎靡，而其中55.6%的電水壺都存在這樣的問題，錳含量在10%左右。
另外，城市供水系統普遍採用的二次供水高位水箱，常常出現管理不善導致清洗不及時而出現的自來水汙染，也使得居民飲用水中重金屬離子超標的風險大增。
居民生活飲用水重金屬超標的情況原因很多，除上述外，由於工業汙染加重導致飲用水水源地受汙染，自來水廠難以全部或勉強可以實現水質重金屬指標達標，大多數居民難以喝到優質水，甚至簡單的煮沸都可能導致處於達標臨界點的合格水變成不合格水。
目前，世界各國重金屬廢水處理方法主要有三類：第一類是廢水中重金屬離子通過發生化學反應除去的方法，包括中和沉澱法、硫化物沉澱法、鐵氧體共沉澱法、化學還原法、電化學還原法和高分子重金屬捕集劑法等。第二類是使廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行吸附、濃縮、分離的方法，包括吸附、溶劑萃取、蒸發和凝固法、離子交換法和膜分離法等。第三類是藉助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，其中包括生物絮凝、生物化學法和植物生態修復等。
傳統的化學、物理法處理成本高、效果不穩定，除了應用清潔生產和循環經濟技術從源頭上對重金屬的使用和排放進行遏制之外，還需要更多地研究和發展新型天然吸附劑、重金屬捕集劑和生物技術對重金屬汙染的治理，發揮它們成本低、效率高的優勢，並加強多種治理技術的綜合應用，尋找治理重金屬汙染新的有效途徑，對提高汙水處理的質量和效率有著重要意義。
現有技術如授權公告號為CN103585963B的中國發明專利，公開了一種出芽短梗黴發酵麥麩吸附劑的製備方法及應用。具體方法：將麥麩粉碎後，接種濃度為5 ～ 15％的出芽短梗黴細胞液於20 ～ 30℃固態發酵48 ～ 120h，得到含有短梗黴多糖、出芽短梗黴菌體細胞和發酵麥麩殘渣的重金屬生物吸附劑。將製得的吸附劑用於處理工業廢水，去除廢水中的重金屬離子鉻，吸附鉻離子的麥麩吸附劑用於焚燒發電，同時分離回收灰渣中重金屬鉻，焚燒灰渣用作有機肥輔料進行肥田。該方法不僅實現了農業廢棄物資源的高效綜合利用，並且具有原料來源廣泛，廉價易得，產品成本低，工藝簡單，不造成汙染環境的廢水、廢渣，吸附容量大，性能穩定等優點。這種生物吸附劑對重金屬的吸附單一，只能吸附鉻離子，實用性有待提高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種吸附率高，性能穩定，能吸附多種重金屬，可重複利用，綠色安全的飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑。
本發明針對背景技術提到的問題，採取的技術方案為：
一種飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑，具體操作步驟為：
1）菌液培養：將米根黴菌和鏈黴菌接種在微生物培養液中，接種量分別為2~5%和1~3%，微生物培養液成份及其重量份為：10~20份酵母提取物，20~30份牛肉汁，15~25份葡萄糖，0.5~0.9份硫酸鈷，3~4份氯化銨，0.05~0.12份硫酸鎂，1~2份磷酸二氫鈉，0.2~0.6份苯丙氨酸和0.04~0.08份鹽酸甜菜鹼。再放入搖床中培養，搖床旋轉速率為150~200r/min，培養溫度為25~32℃，培養時間為3~5天。上述微生物培養液能誘導米根黴菌分泌幾丁質，能加快鏈黴菌生長繁殖，提高菌絲體的產量，從而提高對重金屬的吸附率；
2）提取：將培養好的菌液旋蒸進行濃縮，使用1500~2500道爾頓透析袋進行透析，透析時間為1.5~2.5天。去除菌液中的金屬離子和可溶性並對吸附效果無用的物質。在氮氣保護下，加入鐵鹽混合物，在35~45℃條件下攪拌反應20~40min，攪拌速率為200~400 r/min，得到微生物絮凝劑。鐵鹽混合物為摩爾比1：1.5~1:4.0的FeSO4·7H2O 和FeCl3·6H2O。菌體粉末吸附重金屬後很難進行回收再利用，加入混合鐵鹽溶液能使吸附劑帶有磁性，方便回收；
3）製備吸附衝泡劑：在瓊脂和澱粉中加入水，瓊脂與澱粉的質量比為1:2~2:1，加熱攪拌，冷卻至45~60℃，加入步驟2製備的微生物絮凝劑，攪拌，冷卻凝固，乾燥，研磨，過篩，得到吸附衝泡劑。得到的吸附衝泡劑保存溫度為3~5℃。上述方法製備的吸附衝泡劑能對多種重金屬進行吸附，性能穩定，能吸附多種重金屬，吸附率高；吸附使用後，用氫氧化鈉進行解吸，可重複繼續使用；沒有添加對人體有害的物質，綠色安全。
與現有技術相比，本發明的優點在於：以米根黴菌體、鏈黴菌菌絲體和幾丁質為吸附物質，與鐵鹽混合物反應後，加入瓊脂和澱粉製備，得到磁性生物吸附劑。設計了微生物培養液，其能誘導米根黴菌分泌幾丁質，能加快鏈黴菌生長繁殖，提高菌絲體的產量，從而提高對重金屬的吸附率；加入混合鐵鹽溶液，使吸附劑帶有磁性，方便回收再利用；能對多種重金屬進行吸附，性能穩定，能吸附多種重金屬，吸附率高；吸附使用後，用氫氧化鈉進行解吸，可重複繼續使用；沒有添加對人體有害的物質，綠色安全；原料來源廣，操作簡單，成本低廉，經濟價值高。
具體實施例
下面通過實施例對本發明技術方案作進一步說明：
實施例1：
一種飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑，具體操作步驟為：
1）菌液培養：將米根黴菌和鏈黴菌接種在微生物培養液中，接種量分別為2~5%和1~3%，微生物培養液成份及其重量份為：10~20份酵母提取物，20~30份牛肉汁，15~25份葡萄糖，0.5~0.9份硫酸鈷，3~4份氯化銨，0.05~0.12份硫酸鎂，1~2份磷酸二氫鈉，0.2~0.6份苯丙氨酸和0.04~0.08份鹽酸甜菜鹼。再放入搖床中培養，搖床旋轉速率為150~200r/min，培養溫度為25~32℃，培養時間為3~5天。上述微生物培養液能誘導米根黴菌分泌幾丁質，能加快鏈黴菌生長繁殖，提高菌絲體的產量，從而提高對重金屬的吸附率；
2）提取：將培養好的菌液旋蒸進行濃縮，使用1500~2500道爾頓透析袋進行透析，透析時間為1.5~2.5天。去除菌液中的金屬離子和可溶性並對吸附效果無用的物質。在氮氣保護下，加入鐵鹽混合物，在35~45℃條件下攪拌反應20~40min，攪拌速率為200~400 r/min，得到微生物絮凝劑。鐵鹽混合物為摩爾比1：1.5~1:4.0的FeSO4·7H2O 和FeCl3·6H2O。菌體粉末吸附重金屬後很難進行回收再利用，加入混合鐵鹽溶液能使吸附劑帶有磁性，方便回收；
3）製備吸附衝泡劑：在瓊脂和澱粉中加入水，瓊脂與澱粉的質量比為1:2~2:1，加熱攪拌，冷卻至45~60℃，加入步驟2製備的微生物絮凝劑，攪拌，冷卻凝固，乾燥，研磨，過篩，得到吸附衝泡劑。得到的吸附衝泡劑保存溫度為3~5℃。上述方法製備的吸附衝泡劑能對多種重金屬進行吸附，性能穩定，能吸附多種重金屬，吸附率高；吸附使用後，用氫氧化鈉進行解吸，可重複繼續使用；沒有添加對人體有害的物質，綠色安全。
實施例2：
一種飲用水重金屬深度去除的吸附衝泡劑，最優選操作步驟為：
1）菌液培養：將米根黴菌和鏈黴菌接種在微生物培養液中，接種量分別為4%和2%，微生物培養液成份及其重量份為：15份酵母提取物，28份牛肉汁，22份葡萄糖，0.7份硫酸鈷，3份氯化銨，0.8份硫酸鎂，1.5份磷酸二氫鈉，0.4份苯丙氨酸和0.06份鹽酸甜菜鹼。再放入搖床中培養，搖床旋轉速率為180r/min，培養溫度為28℃，培養時間為4天。上述微生物培養液能誘導米根黴菌分泌幾丁質，能加快鏈黴菌生長繁殖，提高菌絲體的產量，從而提高對重金屬的吸附率；
2）提取：將培養好的菌液旋蒸濃縮至300mL，使用2000道爾頓透析袋進行透析，透析時間為2天。去除菌液中的金屬離子和可溶性並對吸附效果無用的物質。在氮氣保護下，加入20份鐵鹽混合物，在40℃條件下攪拌反應25min，攪拌速率為300 r/min，得到微生物絮凝劑。鐵鹽混合物為摩爾比1：2.5的FeSO4·7H2O 和FeCl3·6H2O。菌體粉末吸附重金屬後很難進行回收再利用，加入混合鐵鹽溶液能使吸附劑帶有磁性，方便回收；
3）製備吸附衝泡劑：在瓊脂和澱粉中加入水，瓊脂與澱粉的質量比為1:1.5，加熱攪拌，冷卻至50℃，加入步驟2製備的微生物絮凝劑，攪拌，冷卻凝固，乾燥，研磨，過篩，得到吸附衝泡劑。得到的吸附衝泡劑保存溫度為4℃。上述方法製備的吸附衝泡劑能對多種重金屬進行吸附，性能穩定，能吸附多種重金屬，吸附率高；吸附使用後，用氫氧化鈉進行解吸，可重複繼續使用；沒有添加對人體有害的物質，綠色安全。
以上所述的實施例對本發明的技術方案進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發明的具體實施例，並不用於限制本發明，凡在本發明的原則範圍內所做的任何修改、補充或類似方式替代等，均應包含在本發明的保護範圍之內。