[发明专利]复合生物吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合生物吸附剂及其制备方法，特别是涉及一种分子印迹与光催化复合的多功能吸附剂及其制备方法，该吸附剂可应用于重金属离子的去除、回收，有机污染物、病原体和微生物的去除和降解，主要用于工业废水的治理和饮用水的深度净化。该制备方法涉及分子印迹技术和纳米二氧化钛光催化负载技术。

背景技术

目前我国饮用水污染，主要是指氨氮、有机物和重金属离子有害物质含量超标，随着水体污染日益严重，水厂常规二级处理后的出水，致病微生物和重金属离子的污染也在不断扩大。传统的“混凝-沉淀-过滤-消毒”等处理工艺，只能去除水中悬浮物、胶体颗粒，而相对于受污染水源中的溶解性有机物的去除能力明显不足，特别是加Cl₂消毒后形成的三致(致诱、致畸、致癌)物质及其前驱物，更是常规处理方法难以去除的。因此人们对饮用水深度处理技术进行了广泛研究。一般采用吸附、氧化、生物降解和膜滤等技术，对控制饮用水污染和提高水质，发挥了较好作用的同时，也存在一定的局限性：如二次污染、去除范围有限等。另外，在电镀、染料、制革、冶金、电子等工业废水中含有多种重金属离子和有机污染物，目前，对这类废水常用的处理方法有化学处理法、离子交换法、吸附分离法、膜分离法和微生物法等，这些方法在处理含高浓度重金属离子溶液时，效果较好，但在处理含微量重金属离子时却都存在一定的缺陷，如工艺复杂，成本费用高或产生二次污染，且对有机污染物的去除能力差等问题。

甲壳素、壳聚糖及其衍生物具有无毒和优良的吸附性能，作为水处理剂，可有效处理含重金属离子废水，具有吸附容量高，选择性高，吸附容量一般在40～100mg/g。但直接用壳聚糖作水处理剂，成本太高，而且在酸性溶液中易于流失，难于回收。目前多采用壳聚糖衍生物或交联壳聚糖做水处理剂。壳聚糖衍生物，如接枝羧甲基壳聚糖聚合物，其对Pd²⁺和Cd²⁺具有较大的吸附容量；交联壳聚糖苯并-15-冠-5醚和交联壳聚糖苯并-18-冠-6醚，对Ag⁺、Pb²⁺、Cd²⁺等有较高的吸附性能和选择性。交联后的壳聚糖树脂的吸附容量有一定下降，但不溶胀，不流失，机械强度好，可重复使用。交联的N-羧甲基壳聚糖去除金属离子也特别有效，如核废料中的无载体放射性元素Co-60、饮用水中有害的Pb²⁺和Cd²⁺及大浓度的Mn²⁺。用乙二醇双缩水甘油醚对壳聚糖进行交联，所得的交联树脂对Cu²⁺离子有良好的吸附作用，但与未交联的壳聚糖相比，螯合能力下降。在《高等化学工程学报》第15卷第1期“球形Ni²⁺模板壳聚糖树脂吸附性能及物性研究”(贺小进等人)中，报道了用印迹方法提高壳聚糖交联树脂的吸附性和选择性，该方法用Ni²⁺印迹离子溶液、环氧氯丙烷和乙二醇双缩水环氧丙基醚为交联剂制备球形壳聚糖树脂，即：将壳聚糖溶于含NiSO₄.6H₂O的乙酸溶液中，经造粒成形在固化剂碱液中，经过水洗、加交联剂交联、水洗、解吸剂盐酸解吸、水洗、再用再生剂稀碱液和水洗得到经过印迹处理的交联壳聚糖树脂。这种树脂对Ni²⁺、Cu²+、Zn²⁺具有选择性，与不经过印迹处理的交联壳聚糖树脂比较，其吸附量提高2倍。循环使用10次吸附容量仍然较高。在《现代化工》2003年第23卷第3期，“新型菌丝体包覆吸附剂的制备及对Ni²⁺离子吸附性能的研究”(苏海佳等人)中，报道了表面包覆吸附剂可以降低吸附剂的使用成本。在《Joumal of Chemical Technology and Biotechnology》2005年第80卷第4期“Preparation of a surface molecular imprinted adsorbent for Ni²⁺based on Penicillium chrysogenum”(苏海佳等人)中，报道了采用菌丝体表面分子印迹方法可以提高对目标金属离子的吸附选择性。

上述的各种壳聚糖树脂主要适用于吸附去除重金属离子。对污水中有机污染物及其他微生物等去除效果不明显。