[发明专利]一种含铬废水处理用生物吸附剂制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物吸附剂的制备及工业废水中重金属污染物治理的技术领域，具体涉及一种出芽短梗霉发酵麦麸吸附剂的制备方法及在含铬废水处理中的应用。

背景技术

空气、水和土壤中的有毒重金属，如铬锰，对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题，因此与环境相关的有毒重金属离子的有效去除与分离技术就成为一项富于挑战性的工作。目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换法和膜分离法等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。

传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外，还需要更多地研究和发展新型天然吸附剂、重金属捕集剂和生物技术对重金属污染的治理，发挥它们成本低、效率高的优势，并加强多种治理技术的综合应用，寻找治理重金属污染新的有效途径，对提高污水处理的质量和效率有着重要意义。

近年来，关于“廉价”吸附剂去除重金属离子的研究很多，利用农业副产物，如木屑、树皮、谷壳、麦麸、玉米皮和玉米芯等作吸附剂去除溶液中重金属离子的研究备受关注，活性炭、粉煤灰、废橡胶等工业废料及动物骨粉等也可用于去除重金属离子。我国常年小麦产量高达1.15亿吨左右，面粉加工过程中产生的麦麸在3000～3500万吨，资源丰富，价廉易得，目前，我国的麦麸主要用途是作饲料，经济价值不高。麦麸中含有大量的纤维素及蛋白质等功能基团，可用于吸附或络合重金属离子，但是其吸附量却很小，限制了其在工业中的实际利用；科研工作者对麦麸进行了改性研究，或者活化制备成活性炭，增大其比表面积，从而增大其吸附量，但这样的改性都是经过酸、碱处理，易污染环境和处理成本高昂，限制了其在工业中的应用。

基于目前有效解决含有铬生产废水处理工艺中存在的问题，采用出芽短梗霉固态发酵麦麸处理含铬的生产废水，可集麦麸、出芽短梗霉菌体、短梗霉多糖三者的吸附性于一体，且由于出芽短梗霉为食用安全性真菌，大大提高了对重金属的吸附性能和安全性，且固态发酵制备生物吸附剂，工艺简单、生产成本低廉，不产生环境污染物，且吸附铬饱和后的麦麸吸附剂可以分离铬，进行资源化利用，以确保废水中的铬污染物达标排放，实现环境效益与经济效益双赢。

发明内容

鉴于传统的含铬废水处理的现状，本发明提供一种以出芽短梗霉固态发酵麦麸制备的生物吸附剂以及利用其吸附去除废水中铬的成本低廉、高效安全方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种出芽短梗霉固态发酵麦麸吸附剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)麦麸的预处理

①麦麸60℃烘干后粉碎，分别过100目和40目分样筛，分别取100目和40目分样筛筛下部分以1∶3的比例进行混合；

②营养水的配制：0.1％NaH₂PO₄，0.1％MgSO₄，0.01％VB1，用浓度为0.1mol/L的HCl溶液调pH至6.0；

③取粉碎麦麸混合物与营养水以1∶1.5(m/v)的比例混合后，于121℃蒸煮0.5h，得到麦麸预处理物；

(2)麦麸吸附剂的发酵制备

将(1)中得到的麦麸预处理物装入发酵池，并接种5～10％的出芽短梗霉菌体细胞(m/m)，于20～25℃发酵1～3d后，按料水比1∶0.25向麦麸发酵池中补充营养水后，升温到25～30℃，再发酵3～5d后得到麦麸吸附剂。

一种麦麸吸附剂吸附去除工业废水中重金属铬离子的方法，所述方法包括：将含铬的废水注入麦麸吸附剂发酵池中，控制吸附剂和废水的比例为10∶100～60∶100(质量∶体积)，废水中重金属铬离子的浓度为100～500mg/L，采用0.1mol/L H₂SO₄和NaOH调节其pH至1～7，进行吸附反应30～60min，检测废水中铬含量达标后，再进行固液分离，排放达标的废水。

所述的麦麸吸附剂吸附去除工业废水中重金属铬离子的方法，其特征在于：连续或分批的将废水注入麦麸发酵池处理含铬的重金属废水，至麦麸吸附剂吸附饱和。