一种固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含铬废水处理技术领域,尤其涉及一种固定化真菌孢子法处理含铬重 金属废水的方法。
【背景技术】
[0002] 铬作为一种重要的金属元素,其是工业上应用最广泛的金属之一。含铬废水主要 来源于电镀、冶金、制革、油漆、颜料、印染、制药及其制造特种钢等行业。在工业含铬废水 中,铬主要以六价铬的形态(Cr(VI))存在。铬的毒性与其存在的价态有关,六价铬比三价 铬毒性高100倍;由于铬具有"三致"作用,且很容易穿透细胞膜,引发各种急性和慢性疾 病,因此,Cr(VI)废水的处理问题厄待解决。
[0003] 目前,六价铬废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法。其中,生物法具有 投资小、运行费用低、无二次污染等优点,得到了较快的发展。
[0004] 黑曲霉孢子对六价铬具有良好的吸附性能,但是由于孢子质量过小,漂浮于水面 且难以分离,限制了真菌孢子的使用及回收,本研宄拟采用海藻酸钠及添加剂来固定提高 黑曲霉孢子对六价铬的吸附作用。
[0005] 固定化技术是采用物理或化学方法将游离微生物细胞定位于限定区域,其优点是 利于分离及重复利用。固定化真菌孢子技术克服了孢子细胞太小,与水分离较难,易造成二 次污染的缺点,保持了效率高、稳定性强,能纯化的优点,在重金属废水处理领域有广阔的 应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,目的在于解决 六价铬废水严重污染环境,影响人体健康的问题。
[0007] 本发明采用如下技术方案:
[0008] 本发明的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法的具体步骤如下:
[0009] (1)制备固定化微生物颗粒:
[0010] 将处理六价铬废水的菌剂溶入海藻酸钠溶液中,再向其中加入添加剂,海藻酸钠 与添加剂的重量比为3:0. 5-8,得混合溶液,混合溶液混匀后,再将混合溶液加入质量浓度 为0. 5% -5 %的氯化钙溶液中,得到包埋颗粒,将包埋颗粒静止固化0. 5_12h后,将包埋颗 粒取出,并用生理盐水洗净后,即得固定化微生物颗粒;
[0011] (2)处理含铬重金属废水:
[0012] 将固定化微生物颗粒加入到含铬重金属废水中,固定化微生物颗粒与废水的重量 体积比为0. 5-2. 5 :100g/ml,调节废水pH为1-3,控制废水温度为10-35 °C,在搅拌转速为 80-120r/min条件下震荡0. 5-12h,再将处理后的固定化微生物颗粒分离,即得净化后的废 水。
[0013] 步骤(1)中,所述的菌剂为黑曲霉孢子。黑曲霉孢子使用前在培养基中培养,培养 基的组成如下:蔗糖 30-40g,NaN03 3· 0-4. Og,MgSO4 · 7H20 0· 5-1. Og,KCl 0· 5-1. Og,FeSO4 0· Olg,K2HPO4 1.0 g,琼脂 20-30g,蒸馏水 lOOOmL。
[0014] 步骤(I)中,所述的添加剂为膨胀石墨、碳纳米管或者秸杆中的一种或两种。
[0015] 步骤(1)中,优选海藻酸钠与添加剂的重量比为3:5。
[0016] 步骤(2)中,优选固定化微生物颗粒与废水的重量体积比为I :100g/ml。
[0017] 步骤⑵中,优选调节废水pH为2。
[0018] 步骤(2)中,优选控制废水温度为30°C。
[0019] 步骤(2)中,优选在搅拌转速为100r/min条件下震荡6h。
[0020] 本发明的积极效果如下:
[0021] 本发明通过固定化技术用物理或化学方法将游离微生物细胞定位于限定区域,有 利于分离及重复利用,克服了孢子细胞太小,与水分离较难,易造成二次污染的缺点,保持 了效率高、稳定性强,能纯化的优点,游离孢子吸附量为75mg/g,加入添加剂固定化后的微 生物颗粒最高可达125mg/g。研宄表明,加入膨胀石墨、秸杆或碳纳米管中的一种或几种,可 有效提高固定化微生物颗粒的吸附效率。在重金属废水处理领域有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0022] 下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0023] 实施例1
[0024] 本发明的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法的具体步骤如下:
[0025] (1)制备固定化微生物颗粒:
[0026] 将处理六价铬废水的菌剂溶入海藻酸钠溶液中,再向其中加入添加剂,海藻酸钠 与添加剂的重量比为3:0. 5,得混合溶液,混合溶液混匀后,再将混合溶液加入质量浓度为 〇. 5%的氯化钙溶液中,得到包埋颗粒,将包埋颗粒静止固化0. 5h后,将包埋颗粒取出,并 用生理盐水洗净后,即得固定化微生物颗粒;
[0027] (2)处理含铬重金属废水:
[0028] 将固定化微生物颗粒加入到含铬重金属废水中,固定化微生物颗粒与废水的重量 体积比为0. 5 :100g/ml,调节废水pH为1,控制废水温度为10°C,在搅拌转速为80r/min条 件下震荡12h,再将处理后的固定化微生物颗粒分离,即得净化后的废水。
[0029] 步骤(1)中,所述的菌剂为黑曲霉孢子。黑曲霉孢子使用前在培养基中培养,培养 基的组成如下:蔗糖 30-40g,NaN03 3. 0-4. 0g,MgSO4 · 7H20 0· 5-1. 0g,KCl 0· 5-1. 0g,FeSO4 0· 01g,K2HPO4 I. 0g,琼脂 20-30g,蒸馏水 1000mL。
[0030] 步骤⑴中,所述的添加剂为膨胀石墨。
[0031] 步骤(1)中,优选海藻酸钠与添加剂的重量比为3:5。
[0032] 实施例2
[0033] 本发明的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法的具体步骤如下:
[0034] (1)制备固定化微生物颗粒:
[0035] 将处理六价铬废水的菌剂溶入海藻酸钠溶液中,再向其中加入添加剂,海藻酸 钠与添加剂的重量比为3:8,得混合溶液,混合溶液混匀后,再将混合溶液加入质量浓度为 5%的氯化钙溶液中,得到包埋颗粒,将包埋颗粒静止固化12h后,将包埋颗粒取出,并用生 理盐水洗净后,即得固定化微生物颗粒;
[0036] (2)处理含铬重金属废水:
[0037] 将固定化微生物颗粒加入到含铬重金属废水中,固定化微
生物颗粒与废水的重量 体积比为2. 5 :100g/ml,调节废水pH为3,控制废水温度为35°C,在搅拌转速为120r/min条 件下震荡12h,再将处理后的固定化微生物颗粒分离,即得净化后的废水。
[0038] 步骤(1)中,所述的菌剂为黑曲霉孢子。黑曲霉孢子使用前在培养基中培养,培养 基的组成如下:蔗糖 30-40g,NaN03 3. 0-4. 0g,MgSO4 · 7H20 0· 5-1. 0g,KCl 0· 5-1. 0g,FeSO4 0· 01g,K2HPO4 I. 0g,琼脂 20-30g,蒸馏水 1000mL。
[0039] 步骤(I)中,所述的添加剂为碳纳米管。
[0040] 实施例3
[0041] 本发明的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法的具体步骤如下:
[0042] (1)制备固定化微生物颗粒:
[0043] 将处理六价铬废水的菌剂溶入海藻酸钠溶液中,再向其中加入添加剂,海藻酸 钠与添加剂的重量比为3:5,得混合溶液,混合溶液混匀后,再将混合溶液加入质量浓度为 3 %的氯化钙溶液中,得到包埋颗粒,将包埋颗粒静止固化6h后,将包埋颗粒取出,并用生 理盐水洗净后,即得固定化微生物颗粒;
[0044] (2)处理含铬重金属废水:
[0045] 将固定化微生物颗粒加入到含铬重金属废水中,固定化微生物颗粒与废水的重量 体积比为I :l〇〇g/ml,调节废水pH为2,控制废水温度为30°C,在搅拌转速为lOOr/min条 件下震荡6h,再将处理后的固定化微生物颗粒分离,即得净化后的废水。
[0046] 步骤(1)中,所述的菌剂为黑曲霉孢子。黑曲霉孢子使用前在培养基中培养,培养 基的组成如下:蔗糖 30-40g,NaN03 3. 0-4. 0g,MgSO4 · 7H20 0· 5-1. 0g,KCl 0· 5-1. 0g,FeSO4 0· 01g,K2HPO4 I. 0g,琼脂 20-30g,蒸馏水 1000mL。
[0047] 步骤(I)中,所述的添加剂为膨胀石墨和秸杆。
[0048] 对比例1
[0049] 将黑曲霉菌孢子加入到废水中进行吸附试验,不进行固定化,其他参数同实施例 3〇
[0050] 对比例2
[0051] 将黑曲霉菌丝加入到废水中进行吸附试验,不进行固定化,其他参数同实施例3。
[0052] 六价铬测定方法:
[0053] Cr(VI)采用二苯碳酰二肼分光光度法测定。
[0054] 实施例1-3所述的方法吸附六价铬的数据如表1所示:
[0055] 表 1
[0056]
[0057] 由表1可以看出游离孢子吸附量为75mg/g,加入添加剂固定化后的微生物颗粒最 高可达125mg/g。研宄表明,加入膨胀石墨、秸杆或碳纳米管中的一种或几种,可有效提高固 定化微生物颗粒的吸附效率。
[0058] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于:所述方法的具体 步骤如下: ① 制备固定化微生物颗粒: 将处理六价铬废水的菌剂溶入海藻酸钠溶液中,再向其中加入添加剂,海藻酸钠与 添加剂的重量比为3:0. 5-8,得混合溶液,混合溶液混匀后,再将混合溶液加入质量浓度为 0. 5% -5%的氯化钙溶液中,得到包埋颗粒,将包埋颗粒静止固化0. 5-12h后,将包埋颗粒 取出,并用生理盐水洗净后,即得固定化微生物颗粒; ② 处理含铬重金属废水: 将固定化微生物颗粒加入到含铬重金属废水中,固定化微生物颗粒与废水的重量体 积比为0. 5-2. 5 :100g/ml,调节废水pH为1-3,控制废水温度为10-35 °C,在搅拌转速为 80-120r/min条件下震荡0. 5-12h,再将处理后的固定化微生物颗粒分离,即得净化后的废 水。2. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤①中,所述的菌剂为黑曲霉孢子。3. 如权利要求2所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 黑曲霉孢子使用前在培养基中培养,培养基的组成如下:蔗糖30-40g,NaN03 3.0-4.0g, MgSO4 ? 7H20 0? 5-1. 0g,KC10. 5-1. 0g,FeSO4 0?Olg,K2HPO4I. 0g,琼脂 20-30g,蒸馏水 lOOOmL。4. 如权利要求I所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤①中,所述的添加剂为膨胀石墨、碳纳米管或者秸杆中的一种或两种。5. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤①中,海藻酸钠与添加剂的重量比为3:5。6. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤②中,固定化微生物颗粒与废水的重量体积比为I:l〇〇g/ml。7. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤②中,调节废水pH为2。8. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤②中,控制废水温度为30 °C。9. 如权利要求1所述的固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法,其特征在于: 步骤②中,在搅拌转速为100r/min条件下震荡6h。
【专利摘要】本发明公开了一种固定化真菌孢子法处理含铬重金属废水的方法。本发明通过固定化技术用物理或化学方法将游离微生物细胞定位于限定区域,有利于分离及重复利用,克服了孢子细胞太小,与水分离较难,易造成二次污染的缺点,保持了效率高、稳定性强,能纯化的优点,游离孢子吸附量为75mg/g,加入添加剂固定化后的微生物颗粒最高可达125mg/g。研究表明,加入膨胀石墨、秸秆或碳纳米管中的一种或几种,可有效提高固定化微生物颗粒的吸附效率。在重金属废水处理领域有广阔的应用前景。
【IPC分类】C02F3/34
【公开号】CN104891676
【申请号】CN201510309570
【发明人】任滨侨, 杨娜, 于春玲, 侯婉滢
【申请人】黑龙江省科学院高技术研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日