[发明专利]一种用LDH-细菌聚合体对亚甲基蓝脱色的方法

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种亚甲基蓝脱色的方法，具体是将层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）和微生物有机的联系起来，协同处理染料废水，来强化LDH和微生物单独处理染料废水的技术。

背景技术

染料废水成分复杂、高浓度、高色度、难降解物质多,此类废水经生化处理仍带有较深色度,难以达标排放。因此，脱色是印染废水处理的一个重要环节。常用的吸附剂有活性炭、树脂、矿物、废弃物等，但存在处理成本较高、吸附容量低、亲合力差、易受到染料废水中无机盐的影响和吸附饱和后如何处置的问题。

LDH（Layered Double Hydroxides），层状双羟基化合物，是一种层间具有可交换阴离子的层状结构化合物。由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成，其结构类似于水镁石Mg（OH）₂。LDH的组成通式为：M²⁺_1-xM³⁺_x（OH）₂（A^n-）_x/n·mH₂O。其中M²⁺代表二价金属离子，M³⁺代表三价金属离子，A^n-代表阴离子，X=M³⁺/（M²⁺+M³⁺），m 为结晶水的数目，随着比值 x 的增长，结晶水的数目 m 逐渐减少，水分子在层间存在于未被阴离子占有的位置。LDH作为一种性能良好的吸附剂，已经广泛应用于环境修复的多个领域。LDHs类材料及其焙烧产物对染料显示出非常好的吸附性能，并且由于廉价的成本而得到广泛应用。由于LDH特殊的层状结构，所以具有一些特殊的性质。最为突出的是层板金属离子可调性、层间阴离子可交换性。层板金属离子的可调性是指除了LDH结构中的Mg²⁺和Al³⁺离子外，可以根据需要插入不同的金属离子。只要插入的金属离子半径跟Mg²⁺、Al³⁺相近即可。层间阴离子可交换性是指LDH层间的阴离子可以根据需要合成，并且其层间的阴离子是可交换的，这些阴离子不仅限于无机阴离子，有机阴离子和配位阴离子，生物阴离子同样可以进入，只要阴离子具有一定的电荷密度，不要比3.0 e nm^-2小太多即可。吸附后的LDH材料脱色、晾干、焙烧后仍可继续使用。矿物作为处理染料废水的方法之一，它不仅能去除染料废水中的各种有机物、色和毒，具有占地小、操作简单、效果好等优点。但其不能实现有机物的降解只是简单的污染物的富集过程，容易造成二次污染，并且吸附剂以及吸附剂的再生过程运行成本较高，因此限制了矿物的大量应用。

生物法是目前应用最广的废水处理技术，具有运行费用低、无二次污染、安全、对环境友好等优点，在含染料废水处理中应用较广泛。目前，已发现许多使染料脱色的微生物资源，主要有真菌、细菌和藻类。70年代初，Horitsu首次分离出可以降解偶氮染料的细菌Bacillus subtilis IFO 3002，为微生物脱色染料开创了新纪元。迄今已发现具有偶氮还原能力的细菌主要有来自假单胞菌属（Pseudomonas）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingobacterium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、大肠杆菌属（Escherichia coli）、梭菌属（Clostridium）等，同时还有许多其他属中的偶氮还原菌，如Kolekalr等人分离出了一株Bacillus fusiformis KMK5，能够降解多种偶氮染料。生化法处理染料废水同时具有明显的缺点，因为微生物活性很大程度受环境因素限制，微生物对营养物质、pH值、温度等条件有一定要求，难以适应染料废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点，同时又存在固液分离的困难。

因此，面对矿物和微生物单独处理染料废水面临的种种难题，尝试将矿物和微生物有机的联系起来，协同处理染料废水，在一定范围内将两种方法的优点最大化，不失为一种明智的选择。

发明内容