吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢水重金屬離子處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種吸附廢水中Pb2+的氨基磺 酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，廢水的大量排放，重金屬污染問題越來越引起人們的關(guān)注。 含有重金屬離子的廢水主要來源于機(jī)械加工、礦山開采、鋼鐵及有色金屬的冶煉和部分化 工企業(yè)。重金屬是對生態(tài)環(huán)境危害極大的一類污染物，主要包括汞、鎘、鉻、鉛、鋅、銅、鈷、 錳、鈦、鉬等，它們進(jìn)入環(huán)境后不能被生物降解，只能改變形態(tài)或被轉(zhuǎn)移、稀釋，參與食物鏈 循環(huán)并最終在生物體內(nèi)積累，破壞生物體正常生理代謝活動，危害人體健康。
[0003] 為了最大限度地減少重金屬污染對生態(tài)系統(tǒng)造成的嚴(yán)重影響，人們一直在不斷地 努力開發(fā)處理重金屬廢水的新技術(shù)，并取得了一定的成績，但仍有許多問題需要研宄。
[0004] 國內(nèi)外對重金屬廢水的處理研宄常用的方法有化學(xué)法、離子交換法、電解法、反滲 透法、電滲析法、吸附法和生物法等。
[0005] 傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法處理重金屬廢水存在處理費(fèi)用大、易造成二次污染、操作復(fù) 雜等不足。因此，研宄開發(fā)來源豐富且價格低廉的吸附劑去除重金屬離子，已成為重金屬廢 水處理領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0006] 目前，對吸附劑的研宄主要集中在甲殼素、淀粉及其衍生物上，然而，隨著經(jīng)濟(jì)社 會的發(fā)展，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，開發(fā)廉價高效的新型吸附劑成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的迫 切要求。纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料，因此，纖維素及其衍生物被廣泛應(yīng)用 于吸附重金屬離子研宄。但在纖維素制備過程中，為能獲得高純度的纖維素需消耗大量的 化學(xué)原料，由此啟迪人們探索具有很大發(fā)展?jié)摿Φ奈⑸锖铣煞āＴ摲ㄋ@得的細(xì)菌纖維 素培養(yǎng)成本低，可以降解，不會產(chǎn)生二次污染，比表面積比較高，且分子中存在大量的羥基， 對溶液中金屬離子有良好的吸附性能。近年來逐步被人們重視并成為研宄熱點(diǎn)，特別是作 為絮凝劑和螯合吸附劑，在水處理及環(huán)保方面應(yīng)用廣泛。纖維素及其衍生物以其來源廣泛、 價格低廉等特點(diǎn)備受人們的關(guān)注。但細(xì)菌纖維素與上述的吸附劑相比，吸附效果不甚理想， 為了提要細(xì)菌纖維素的吸附性能，要對其進(jìn)行改性研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸 銨細(xì)菌纖維素的制備方法。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，包括步驟如下：
[0010] (1)細(xì)菌纖維素的制備，
[0011] ①細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)，
[0012] I、一級種子振蕩培養(yǎng)：取活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)24h， 接種時充分振蕩，以釋放出菌體；
[0013] II、二級種子擴(kuò)大化培養(yǎng)：取一次振蕩培養(yǎng)后的種子培養(yǎng)基以10%接種量接入相 同體積的新種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)20h ;
[0014] III、靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)：取二級種子以10%接種量接入盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中， 28°C靜置培養(yǎng)7d;
[0015] ②細(xì)菌纖維素的分離和提純，
[0016] I、從培養(yǎng)皿里取出細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水多次沖洗除去膜表面雜質(zhì)，再將膜浸 入0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去殘存的菌體蛋白和培養(yǎng)基；
[0017] II、用去離子水對膜反復(fù)沖洗，然后用0. 5%乙酸浸泡過夜后再用去離子水沖洗， 至PH試紙測其表面為中性，此時膜呈乳白色半透明狀；
[0018] III、105 °C干燥至恒重后備用；
[0019] ③細(xì)菌纖維素粉末的制備；
[0020] 取烘干的細(xì)菌纖維素塊狀物放入粉碎機(jī)內(nèi)，粉碎lOmin，再將粉碎后的細(xì)菌纖維素 過篩，裝入試劑瓶中儲存；
[0021] ⑵環(huán)氧化細(xì)菌纖維素的制備，
[0022] ①稱取Ig細(xì)菌纖維素粉末，加入濃度29. 75 %的氫氧化鈉溶液100mL，室溫下磁力 攪拌堿化lh，過濾，水洗至中性，50°C烘干，制得堿化細(xì)菌纖維素；
[0023] ②將堿化細(xì)菌纖維素放入封口反應(yīng)瓶中，加入60. 6mL 8%的氫氧化鈉溶液、3. 5mL 環(huán)氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反應(yīng)10?llh，過濾，水洗至中性后再用20mL丙酮洗滌一次，濾 干后50°C真空干燥至恒重，得環(huán)氧基細(xì)菌纖維素；
[0024] (3)氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備，
[0025] ①精確稱取IOg的Na2CO3于氮?dú)獗Ｗo(hù)容器中，再向其中加入IOOmL除鹽水，攪拌溶 解后精確稱取〇. Ig氨基磺酸銨和Ig環(huán)氧化細(xì)菌纖維素，放入50°C的恒溫水浴振蕩器中反 應(yīng)2h ;
[0026] ②將反應(yīng)后的纖維素沖洗至中性，放入真空干燥箱中50°C真空干燥，得到氨基磺 酸銨細(xì)菌纖維素。
[0027] 而且、所述步驟（1)中①的I步中接種時的充分振蕩為：振蕩器轉(zhuǎn)速為120r/min。
[0028] 而且，所述步驟（2)中①步的細(xì)菌纖維素粉末為過篩60目的粉末。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0030] 1、通過試驗表明，本發(fā)明的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素可以作為Pb2+的吸附材料，吸 附過程較為快速，吸附過程在90min達(dá)到吸附平衡；
[0031] 2、本發(fā)明的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素對鉛離子的吸附符合二級動力學(xué)方程和 Langmuir等溫吸附方程，并具有良好的線性相關(guān)性，其理論飽和吸附量為31. 23mg/g。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下對本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能 以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] -種吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，該方法包括步驟如 下：
[0034] (1)細(xì)菌纖維素的制備；
[0035] ①細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)，
[0036] -級種子振蕩培養(yǎng)：取活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)24h，接 種時充分振蕩，以釋放出菌體；
[0037] 其中，振蕩器轉(zhuǎn)速為120r/min ;
[0038] 二級種子擴(kuò)大化培養(yǎng)：取一次振蕩培養(yǎng)后的種子培養(yǎng)基以10 %接種量接入相同 體積的新種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)20h ;
[0039] 靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)：取二級種子以10%接種量接入盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，28°C 靜置培養(yǎng)7d。
[0040] ②細(xì)菌纖維素的分離和提純；
[0041] I、從培養(yǎng)皿里取出細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水多次沖洗除去膜表面雜質(zhì)，再將膜浸 入0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去殘存的菌體蛋白和培養(yǎng)基；
[0042] II、用去離子水對膜反復(fù)沖洗，然后用0. 5%乙酸浸泡過夜后再用去離子水沖洗， 至PH試紙測其表面為中性，此時膜呈乳白色半透明狀；
[0043] III、105 °C干燥至恒重后備用；
[0044] ③細(xì)菌纖維素粉末的制備；
[0045] 取烘干的細(xì)菌纖維素塊狀物放入粉碎機(jī)內(nèi)，粉碎lOmin，再將粉碎后的細(xì)菌纖維素 過篩，裝入試劑瓶中儲存；
[0046] (2)環(huán)氧化細(xì)菌纖維素的制備；
[0047] 稱取Ig細(xì)菌纖維素粉末，加入濃度29. 75 %的氫氧化鈉溶液100mL，室溫下磁力攪 拌堿化lh，過濾，水洗至中性，50°C烘干，制得堿化細(xì)菌纖維素；
[0048] 其中，細(xì)菌纖維素粉末為過篩60目的粉末。
[0049] 將堿化細(xì)菌纖維素放入封口反應(yīng)瓶中，加入60. 6mL 8%的氫氧化鈉溶液、3. 5mL 環(huán)氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反應(yīng)10. 5h，過濾，水洗至中性后再用20mL丙酮洗滌一次，濾干 后50°C真空干燥至恒重，得環(huán)氧基細(xì)菌纖維素，其反應(yīng)方程式如下：
[0050]
【主權(quán)項】
1. 一種吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于包括步驟 如下： (1) 細(xì)菌纖維素的制備， ① 細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)， I、 一級種子振蕩培養(yǎng)：取活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)24h，接種 時充分振蕩，以釋放出菌體； II、 二級種子擴(kuò)大化培養(yǎng)：取一次振蕩培養(yǎng)后的種子培養(yǎng)基以10%接種量接入相同體 積的新種子培養(yǎng)基，28°C振蕩培養(yǎng)20h ; III、 靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)：取二級種子以10%接種量接入盛有發(fā)酵培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，28°C 靜置培養(yǎng)7d ; ② 細(xì)菌纖維素的分離和提純，
1. 從培養(yǎng)皿里取出細(xì)菌纖維素膜，用蒸餾水多次沖洗除去膜表面雜質(zhì)，再將膜浸入 0. lmol/L的NaOH溶液煮沸30min，除去殘存的菌體蛋白和培養(yǎng)基； II、 用去離子水對膜反復(fù)沖洗，然后用0. 5%乙酸浸泡過夜后再用去離子水沖洗，至pH 試紙測其表面為中性，此時膜呈乳白色半透明狀； III、 105 °C干燥至恒重后備用； ③ 細(xì)菌纖維素粉末的制備； 取烘干的細(xì)菌纖維素塊狀物放入粉碎機(jī)內(nèi)，粉碎l〇min，再將粉碎后的細(xì)菌纖維素過 篩，裝入試劑瓶中儲存； (2) 環(huán)氧化細(xì)菌纖維素的制備， ① 稱取lg細(xì)菌纖維素粉末，加入濃度29. 75 %的氫氧化鈉溶液100mL，室溫下磁力攪拌 堿化lh，過濾，水洗至中性，50°C烘干，制得堿化細(xì)菌纖維素； ② 將堿化細(xì)菌纖維素放入封口反應(yīng)瓶中，加入60. 6mL 8 %的氫氧化鈉溶液、3. 5mL環(huán) 氧氯丙烷、4mL乙醇，20°C反應(yīng)10?llh，過濾，水洗至中性后再用20mL丙酮洗滌一次，濾干 后50°C真空干燥至恒重，得環(huán)氧基細(xì)菌纖維素； (3) 氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備， ① 精確稱取l〇g的Na2C03于氮?dú)獗Ｗo(hù)容器中，再向其中加入100mL除鹽水，攪拌溶解 后精確稱取〇. lg氨基磺酸銨和lg環(huán)氧化細(xì)菌纖維素，放入50°C的恒溫水浴振蕩器中反應(yīng) 2h ； ② 將反應(yīng)后的纖維素沖洗至中性，放入真空干燥箱中50°C真空干燥，得到氨基磺酸銨 細(xì)菌纖維素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附廢水中Pb 2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，其特 征在于：所述步驟（1)中①的I步中接種時的充分振蕩為：振蕩器轉(zhuǎn)速為120r/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附廢水中Pb 2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，其特 征在于：所述步驟（2)中①步的細(xì)菌纖維素粉末為過篩60目的粉末。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種吸附廢水中Pb2+的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備方法，包括步驟有：(1)細(xì)菌纖維素的制備，其中有：①細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)；②細(xì)菌纖維素的分離和提純；③細(xì)菌纖維素粉末的制備；(2)環(huán)氧化細(xì)菌纖維素的制備，其中有：①制得堿化細(xì)菌纖維素；②得環(huán)氧基細(xì)菌纖維素；(3)氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素的制備。本發(fā)明的氨基磺酸銨細(xì)菌纖維素作為Pb2+的吸附材料，吸附過程快，吸附過程在90min達(dá)到吸附平衡，并具有良好的線性相關(guān)性，其理論飽和吸附量為31.23mg/g。
【IPC分類】B01J20-24, C02F1-62, C02F1-28, B01J20-30
【公開號】CN104525148
【申請?zhí)枴緾N201510012471
【發(fā)明人】趙鵬, 郭軍科, 盧立秋, 邵林, 于金山, 郝春艷, 蘇展, 劉鴻芳
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月12日