[发明专利]一种固定化生物吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及染料废水处理领域，具体涉及一种生物吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

染料废水是一种量大、面广的工业废水，对生态环境造成严重污染。染料工业废水成分非常复杂，不仅含有染料、染料中间体及各种辅料，还含有汞、镉、铜、铬等重金属和无机盐类，具有水量大、色度深、碱性大、水质变化频繁等特点，此外，染料废水中常常含有难降解、有毒有机污染物，有些甚至是致癌、致突变、致畸的有机物，对生态环境和饮用水造成极大危害，是目前最难处理的工业废水之一。随着新的人工合成染料不断出现，染料废水处理的问题变得更加复杂和迫切。

中性红是印染废水中典型的有机污染物之一,对其进行脱色是印染污水治理的重要对象之一。中性红是一种阳离子型染料，广泛应用于细胞染色，是一种pH指示剂，同时也是一种有毒的污染物，在降解过程中可以产生CO，CO₂，NO_x以及氢氟等二次污染物，对人体和动植物都有危害作用。水体中残存的染料组分能吸收光线，降低水体透明度，不利于水生植物的光合作用，而且染料废水在降解过程中会消耗水中的溶解氧，对水生动物的生长不利。因而处理染料废水中中性红等有机染料成为纺织工业、造纸业及染料制造工业所面临的严峻问题之一。此外，染料废水中存在的重金属离子同样会对环境产生危害，尤其是Pb²⁺，被铅污染的食物进入体内而引起中毒，表现为智力低下，反应迟钝等慢性中毒症状，尤其影响儿童的生长发育，所以必须要在排放之前进行处理。

目前染料废水的处理方法有吸附法、化学混凝法、微波辐射法、光催化降解法等，吸附法主要应用于预处理和深度处理，采用的吸附物质主要有改性黏土、活性炭、膨润土、酸改性δ-MnO₂等吸附材料。与非生物吸附方法相比，生物吸附的原材料来源丰富、品种多、成本低，不仅吸附设备简单、易操作，而且具有速度快、吸附量大、选择性好等优点，对处理低浓度的重金属和有机污染物非常有效。

Fe₃O₄纳米材料是20世纪70年代后逐步产生并得到发展的新型磁性材料。由于Fe₃O₄纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面可修饰等特点，使其具有良好的吸附性能，对重金属粒子、有机染料等都有很好的吸附作用，在环境保护领域中显示出重要的作用。生物固定化技术不仅可以显著改善生物吸附剂的性质（如机械强度，可重复性），还可提高其抗毒和耐受能力，固液分离简单。Fe₃O₄纳米粒子用作固定化介质来固定白腐真菌，在强化微生物吸附性能的同时赋予其磁学特性，在外界磁场的存在下，吸附剂的回收再利用过程变得简单易行，显示出良好的应用前景。

印染废水中同时存在重金属离子和有机染料，由于重金属离子和有机染料结构和性质上的差异，很难找到一种可以同时有效去除两种污染物的方法。   

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种吸附效率高、吸附量大、成本低、操作简便、能同时有效去除染料废水中铅和中性红的固定化生物吸附剂，并相应提供一种工艺简单、成本低廉的该吸附剂的制备方法和该吸附剂在处理染料废水中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种固定化生物吸附剂，所述吸附剂包括黄孢原毛平革菌，所述黄孢原毛平革菌表面均匀包裹一层将其固定的载体Fe₃O₄纳米粒子。

作为对上述方案的进一步优化，所述黄孢原毛平革菌购自中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC BKMF-1767，所述黄孢原毛平革菌的菌种转接保藏在土豆蔗糖斜面培养基上。

本发明通过结合Fe₃O₄纳米粒子与黄孢原毛平革菌各自的优势，将Fe₃O₄纳米粒子固定黄孢原毛平革菌得到固定化生物吸附剂，由于纳米粒子和真菌本身的吸附作用，对中性红和Pb²⁺均有显著的吸附效果；其中菌体表面的Fe₃O₄纳米粒子是一种新型功能高分子材料，具有磁性，对金属离子具有吸附作用，能够有效加强黄孢原毛平革菌的吸附效果。