一種利用干體馬尾藻作生物吸附劑去除水中重金屬的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用干體馬尾藻去除水體中重金屬的方法，步驟是將馬尾藻進行干燥、粉碎后制成生物吸附劑，然后加入重金屬溶液，根據(jù)金屬離子的種類調(diào)節(jié)溶液的濃度和pH，通過恒溫振蕩后過濾，得到的濾渣干燥后再加入HCl溶液或加堿金屬/堿土金屬的鹽溶液，經(jīng)恒溫振蕩后過濾，以回收重金屬并再生馬尾藻生物吸附劑。該方法成本低，原料豐富且易得，操作簡便，重金屬去除率高且易于回收，馬尾藻吸附劑再生方法簡便且不會產(chǎn)生二次污染，是一種理想的去除廢水中重金屬的方法。
【專利說明】
一種利用干體馬尾藻作生物吸附劑去除水中重金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及利用干體馬尾藻去除水中重金屬的使用方法，尤其是水中Cd2+、Ni2+的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強烈作用而使其失活，也可在某些器官中累積而導(dǎo)致人體神經(jīng)、消化、循環(huán)等生理系統(tǒng)的疾病。水體中的重金屬主要來源于電鍍、冶金、采礦等工業(yè)生產(chǎn)的廢水排放，并通過食物鏈對動植物以及人類造成危害，隨著工業(yè)和城市的快速發(fā)展，我國水體重金屬污染越來越嚴重，而這些重金屬在自然界不能被降解，同時很多重金屬又具有較高的經(jīng)濟價值，因此水體中重金屬的去除和回收非常具有環(huán)境和經(jīng)濟價值。
[0003]傳統(tǒng)的水中重金屬去除方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、電解法、離子樹脂交換法、活性炭吸附法等，這些方法普遍存在操作復(fù)雜、運行成本高、重金屬回收困難、易產(chǎn)生二次污染等難以克服問題，而生物吸附法是利用某些生物質(zhì)本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液分離來去除水溶液中金屬離子的方法，該方法具有操作簡單、運行成本低廉、重金屬離子去除效率高、無二次污染、吸附的重金屬易于回收，特別適合處理低濃度廢水等優(yōu)點。
[0004]馬尾藻是褐藻的一屬，廣泛分布于暖水和溫水海域的淺水區(qū)，生長快速、易于采收，經(jīng)處理后可以得到一種高效的生物吸附劑。廣西沿海有大量的野生馬尾藻資源，只有很小一部分被作為飼料或工業(yè)褐藻膠原料來使用，大部分都未被利用。因此，利用馬尾藻處理重金屬廢水不僅原料成本低、來源豐富且有利于帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種去除水中重金屬的方法，該方法將干體馬尾藻用作生物吸附劑，并對馬尾藻對重金屬吸附和解吸附的條件進行了限定優(yōu)化，具有操作簡單、重金屬離子的去除效率高、無二次污染、吸附劑可經(jīng)解脫附再生、重金屬易于回收等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]a.馬尾藻生物吸附劑的制備:新鮮的馬尾藻先用自來水洗去泥沙等雜質(zhì)，再用去離子水反復(fù)沖洗。將洗凈的馬尾藻置于電熱干燥箱中于50?60°C烘干，待其徹底干燥后粉碎、過篩，裝入樣品瓶并置于玻璃干燥器中保存待用。
[0008]b.生物吸附的預(yù)處理:稱取一定量的馬尾藻吸附劑置入容器中，加入500?1000倍質(zhì)量的重金屬溶液，其中重金屬的離子濃度調(diào)整到400mg/L?1000mg/L，pH調(diào)至3.0?
5.0。
[0009]c.重金屬的吸附:將裝有馬尾藻吸附劑和重金屬離子水的容器放到恒溫振蕩器上，以90r/min?150r/min的轉(zhuǎn)速、25*?的恒溫振蕩20min?80min。
[0010]d.馬尾藻生物吸附劑的分離干燥:將振蕩后的混合液進行真空過濾，然后將濾渣烘干，烘干的濾渣即吸附了重金屬離子后的馬尾藻吸附劑。
[0011]e.馬尾藻生物吸附劑的再生:稱取一定量的上述濾渣置入容器中，加入500?1000倍質(zhì)量的脫附劑，再以90r/min?150r/min的轉(zhuǎn)速、25°C的恒溫振蕩6h，然后將混合液進行真空過濾，得到的濾渣經(jīng)烘干處理后即為再生的馬尾藻吸附劑，可重復(fù)使用。
[0012]所述的b步驟中，當重金屬溶液中Cd2+較多，pH優(yōu)選為4.5，離子濃度優(yōu)選為500mg/L ;當金屬溶液中Ni2+較多，則pH優(yōu)選為3.0,離子濃度優(yōu)選為900mg/L。
[0013]所述的c步驟中，當重金屬溶液中Cd2+較多，振蕩時間優(yōu)選為50min ;當金屬溶液中Ni2+較多，振蕩時間優(yōu)選為25min。
[0014]所述的e步驟中，采用的脫附劑可以為HCl溶液也可以為堿金屬或堿土金屬的鹽溶液，濃度為0.0lmol/L?5.0Omol/L。當重金屬溶液中Cd2+較多，離子濃度優(yōu)選為
0.01mol/L ;當重金屬溶液中Ni2+較多，離子濃度優(yōu)選為1.0moI/L0
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于能在常溫及廣泛的pH的條件下去除水中的重金屬，而且去除率高，速度快，成本低，采用的吸附劑再生能力強，可以提高重金屬的回收率，解吸附的方法簡單，采用的解吸附劑安全無毒，且整個過程中不會產(chǎn)生二次污染，因而具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]一種利用干體馬尾藻去除水中重金屬的方法，包括以下步驟:
[0018]a.馬尾藻生物吸附劑的制備:新鮮的馬尾藻先用自來水洗去泥沙等雜質(zhì)，再用去離子水反復(fù)沖洗。將洗凈的馬尾藻置于電熱干燥箱中于55°C烘干，待其徹底干燥后粉碎、過篩，裝入樣品瓶并置于玻璃干燥器中保存待用。
[0019]b.生物吸附的預(yù)處理:稱取Ig馬尾藻吸附劑置入容器中，加入100mL的含重金屬Cd2+的水，其中Cd2+的離子濃度為500mg/L，pH調(diào)至4.5。
[0020]c.重金屬的吸附:將裝有馬尾藻吸附劑和重金屬離子水的容器放到恒溫振蕩器上，以130r/min的轉(zhuǎn)速、25°C的恒溫振蕩80min。
[0021]d.馬尾藻生物吸附劑的分離干燥:將振蕩后的混合液進行真空過濾，過濾后的濾液采用原子吸收法進行Cd2+的含量檢測，測得濃度為432.40mg/L ;然后將濾渣烘干，烘干的濾渣即吸附了重金屬離子后的馬尾藻吸附劑。
[0022]e.馬尾藻吸附劑的再生:稱取上述濾渣Ig置入容器中，加入100mL的HCl溶液作為脫附劑，其中HCl溶液的濃度為0.lmol/L。再以130r/min的轉(zhuǎn)速、25°C的恒溫振蕩2h，然后將混合液進行真空過濾，得到的濾渣經(jīng)烘干后待用。過濾后的濾液經(jīng)檢測，得到其中Cd2+的含量為66.38mg/L，脫附率達到98.20%。
[0023]實施例2
[0024]與實施例1基本相同，所不同的是重金屬溶液的pH為5.5，脫附劑采用0.lmol/L的Ca(NO3)2 ;經(jīng)吸附后的Cd2+含量為444.16mg/L，經(jīng)脫附劑處理后的Cd2+含量為44.08mg/L，脫附率為78.94%。
[0025]實施例3
[0026]與實施例1基本相同，所不同的是重金屬溶液中離子的主要成分為Ni'且濃度為900mg/L，pH為3.0，脫附劑采用的是1.0moI/L的CaCl2 ;經(jīng)吸附后的Ni2+含量為809.60mg/L，經(jīng)脫附劑處理后的Ni2+含量為87.14mg/L,脫附率為96.39%。
[0027]實施例4
[0028]與實施例1基本相同，所不同的是重金屬溶液中離子的主要成分為Ni'且濃度為900mg/L，pH為5.0，脫附劑采用的是1.0moI/L的CaCl2 ;經(jīng)吸附后的Ni2+含量為844.17mg/L，經(jīng)脫附劑處理后的Ni2+含量為54.06mg/L,脫附率為96.83%。
【主權(quán)項】
1.一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，包括在馬尾藻生物吸附劑的制備步驟，生物吸附的預(yù)處理步驟，重金屬的吸附步驟，馬尾藻吸附劑的過濾分離步驟，分離所得的濾渣干燥步驟，其特征在于:重金屬溶液的質(zhì)量為馬尾藻粉末的500?1000倍，重金屬溶液的離子濃度為400mg/L?1000mg/L, pH為3.0?5.0,恒溫振蕩的轉(zhuǎn)速為90r/min?150r/min,振蕩時間為 20min ?80min。2.如權(quán)利要求1所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于重金屬溶液的質(zhì)量優(yōu)選為馬尾藻粉末的1000倍。3.如權(quán)利要求1所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于重金屬溶液的離子主要為Cd2+時，離子濃度優(yōu)選為500mg/L。4.如權(quán)利要求3所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于重金屬溶液的PH優(yōu)選為4.5。5.如權(quán)利要求3所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于恒溫振蕩時間優(yōu)選為50min。6.如權(quán)利要求1所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于重金屬溶液的離子主要為Ni2+時，離子濃度優(yōu)選為900mg/L。7.如權(quán)利要求6所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，重金屬溶液的pH優(yōu)選為3.0。8.如權(quán)利要求6所述的一種馬尾藻生物吸附劑去除水中重金屬的方法，其特征在于恒溫振蕩時間優(yōu)選為25min。9.一種馬尾藻生物吸附劑的再生方法，包括在權(quán)利要求1所述的濾渣中加入脫附劑步驟，以恒定轉(zhuǎn)速恒溫振蕩步驟，過濾分離步驟，濾渣干燥步驟，其特征在于:脫附劑的質(zhì)量為濾渣的500?1000倍，脫附劑的濃度為0.01mol/L?5.00mol/L，轉(zhuǎn)速為90r/min?150r/min,振蕩時間為6h。10.如權(quán)利要求9所述的一種馬尾藻生物吸附劑解吸附的方法，其特征在于脫附劑可以為HCl溶液也可以為堿金屬或堿土金屬鹽溶液中的一種。11.如權(quán)利要求10所述的一種馬尾藻生物吸附劑解吸附的方法，其特征在于當重金屬溶液中Cd2+較多，脫附劑的濃度優(yōu)選為0.01mol/Lo12.如權(quán)利要求10所述的一種馬尾藻生物吸附劑解吸附的方法，其特征在于當重金屬溶液中Ni2+較多，脫附劑的濃度優(yōu)選為1.0mol/Lo
【文檔編號】B01J20/30GK105883956SQ201410510377
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年9月29日
【發(fā)明人】王兵, 王一兵, 柯珂, 許銘本, 雷富
【申請人】廣西科學(xué)院