一种重金属吸附剂、其制备方法及应用.pdf

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1、10申请公布号CN104248945A43申请公布日20141231CN104248945A21申请号201410474516X22申请日20140917B01J20/24200601B01J20/30200601C02F1/28200601C02F1/6220060171申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号申请人武汉钢铁（集团）公司72发明人刘宏芳陈蕾罗逸郑碧娟薛改凤朱书景秦双74专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青54发明名称一种重金属吸附剂、其制备方法及应用57摘要本发明公开了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。所述重金属吸附剂，包括片状。

2、基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁001G至005G。其制备方法，包括以下步骤1用SRB培养基培养活性硫酸盐还原菌，制得菌悬液；2将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例113050混合，利用氯化钙将混合液固定在片状基底表面；3置于步骤1中制备的菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养35天。本发明提供的重金属吸附剂，尤其是应用于吸附六价铬离子，吸附效果好，持续性佳，易于回收处理。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书。

3、5页附图2页10申请公布号CN104248945ACN104248945A1/1页21一种重金属吸附剂，其特征在于，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁001G至005G。2如权利要求1所述的重金属吸附剂，其特征在于，所述重金属吸附剂每平方厘米含有所述活性硫酸盐还原菌105至107个。3如权利要求1所述的重金属吸附剂，其特征在于，所述片状基底为无纺布。4如权利要求1所述的重金属吸附剂，其特征在于，所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比13050的混合物。5如权利要求1至。

4、4任意一项所述的重金属吸附剂，其特征在于，所述凝胶培养基含有铁单质，优选为铁粉。6如权利要求1至5任意一项所述的重金属吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行培养，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液，菌悬液中SRB的浓度范围为102103个/毫升；2将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例113050混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液固定在片状基底表面，制得固定化培养基；3将步骤2中制得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养35天取出，即制得所述重金属吸附剂。7如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1所述活性硫。

5、酸盐还原菌培养包括活化培养和扩大培养，所述扩大培养接种比例为17至18。8如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2所述氯化钙为氯化钙溶液，浓度在20G/L至40G/L之间。9如权利要求1至5任意一项所述的重金属吸附剂，应用于吸附六价铬离子。权利要求书CN104248945A1/5页3一种重金属吸附剂、其制备方法及应用技术领域0001本发明属于固体吸附剂领域，更具体地，涉及一种重金属吸附剂、其制备方法及应用。背景技术0002吸附法是目前被认为处理含重金属废水既高效又经济的方法之一，吸附过程在设计和操作方面具有灵活性，由于吸附有时是可逆的，可以再生吸附剂进行解吸。主要的吸附剂有活性炭类、碳纳。

6、米材料、粉煤灰、蒙脱土、高岭土、吸附树脂、活性污泥、生物吸附剂及其他低价吸附剂。其中生物吸附剂因其具有来源广泛、成本低和高效快速吸附等特性被广泛研究，具有良好的应用前景，更适合处理重金属离子含量较少的废水。0003硫酸盐还原菌是一种具有还原作用的生物细菌，能够还原硫酸根并产生H2S，H2S与水溶液中的重金属离子反应形成溶解度很低的金属硫化物沉淀，具有生物沉淀功能，同时自身也具有吸附功能。因此常应用于含重金属废水的处理。0004但吸附处理后的金属离子附着在SRB表面，游离于水中，分离较为困难，而且常用的SRB生物吸附剂中细菌是经过干燥、粉碎处理的死细胞，不具有生物活性。发明内容0005针对现有技。

7、术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种重金属吸附剂、其制备方法及应用，其目的在于利用活性硫酸盐还原菌的生物矿化作用，吸附重金属离子，尤其是铬离子，由此解决现有的重金属吸附剂仅能吸附效果不佳且分离困难的技术问题。0006为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁001G至005G。0007优选地，所述重金属吸附剂，其每平方厘米含有所述活性硫酸盐还原菌105至107个。0008优选地，所述重金属吸附剂，其片状基底为无纺布。00。

8、09优选地，所述重金属吸附剂，其凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比13050的混合物。0010优选地，所述重金属吸附剂，其凝胶培养基含有铁单质，优选为铁粉。0011按照本发明的另一方面，提供了一种所述的重金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤00121用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行培养，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液，菌悬液中SRB的浓度范围为102103个/毫升；00132将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例113050混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基；00143将步骤2中制得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌说明书。

9、CN104248945A2/5页4菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养35天取出，即制得所述重金属吸附剂。0015优选地，所述制备方法，其步骤1所述活性硫酸盐还原菌培养包括活化培养和扩大培养，所述扩大培养接种比例为17至18。0016优选地，所述制备方法，其步骤2所述氯化钙为氯化钙溶液，浓度在20G/L至40G/L之间。0017按照本发明的另一方面，提供所述重金属吸附剂应用于吸附六价铬离子。0018总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果00191本发明通过将SRB培养基固定在无纺布表面，经过在SRB菌悬液生物矿化作用后得到的生物矿化吸附剂，保证菌种的活性，利用微生。

10、物的新陈代谢的生物矿化产物和自身氧化还原作用实现重金属的解毒和收集。此外SRB的胞外聚合物对重金属离子也具有吸附作用，胞外聚合物的主要成分包括多糖、蛋白质、腐殖质、糖醛酸、核酸和脂类等，这些组分中含有COOH、NH2、SH、OH和PO43等官能团，对重金属离子具有静电吸附作用。因此本发明提供的重金属吸附剂，尤其是对于六价铬离子具有良好持续的吸附沉淀效果。00202本发明提供的重金属吸附剂，含有铁单质，铁单质一方面可作为硫酸盐还原菌的代谢原料，从而维持其活性，起到持续矿化作用，维护重金属吸附效果，另一方面单质铁作为促进剂能起到催化重金属离子反应的作用，重金属离子的处理效率。00213本发明提供的。

11、重金属吸附剂，呈片状，规格可通过片状基底自由控制，分离方便，便于进一步处理或回收。附图说明0022图1是本发明提供的重金属吸附剂结构示意图；0023图2是实施例4重金属吸附剂吸附前的场发射扫描电镜图，其中图2A是300倍数场发射扫描电镜图，图2B是1000倍数场发射扫描电镜图；0024图3是实施例4重金属吸附剂吸附后的场发射扫描电镜图，其中图3A是300倍数场发射扫描电镜图，图3B是1000倍数场发射扫描电镜图；0025图4是实施例4重金属吸附剂吸附前后的X光电子能谱图；0026图5是实施例4重金属吸附后CR2P谱图。0027在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中1为片状基。

12、底，2为凝胶培养基。具体实施方式0028为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。0029本发明提供的重金属吸附剂，结构如图1所示，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁001005G。所述重金属吸附剂每平说明书CN104248945A3/5页5厘米含有所述活性硫。

13、酸盐还原菌105107个。所述凝胶培养基含有铁单质，优选为铁粉。0030所述片状基底优选为无纺布。0031所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比13050的混合物。其中，SRB培养基组成如下氯化铵100G，七水硫酸镁100G，六水氯化钙006G，硫酸钠200G，乳酸钠40ML，酵母提取液005G，蒸馏水1000ML；其制备方法如下将SRB组成原料均匀混合，得到溶液，用氢氧化钠调PH至7072，在012105PA的高压蒸汽下，灭菌20MIN，快速冷却至37左右，即制得SRB培养基，恒温保存备用。0032本发明提供的重金属吸附剂，其制备方法包括以下步骤00331用SRB培养基将活性硫酸盐。

14、还原菌进行活化培养和扩大培养，扩大培养接种比例为17至18，菌悬液中SRB的浓度范围为102103个/ML；，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液；00342将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例113050混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基；氯化钙溶液，浓度在20G/L至40G/L之间。00353将步骤3中制得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养35天取出，即制得所述重金属吸附剂。0036本发明提供的重金属吸附剂，应用于吸附六价铬离子，具有良好的吸附效果。0037本发明意在通过将SRB培养基固定在无纺布表面，经过。

15、在SRB菌悬液生物矿化作用后得到的生物矿化吸附剂，保证菌种的活性，利用用微生物的新陈代谢的生物矿化产物和自身氧化还原作用实现铬的解毒和收集。此外SRB的胞外聚合物对重金属离子也具有吸附作用，胞外聚合物的主要成分包括多糖、蛋白质、腐殖质、糖醛酸、核酸和脂类等，这些组分中含有COOH、NH2、SH、OH和PO43等官能团，对重金属离子具有静电吸附作用。0038零价铁ZVI在化学合成中常被用作催化剂，在水环境的修复中则因为其具有强的还原性而被用来去除水中的各种污染物。ZVI的反应产物FEII、FEIII对环境没有毒性，因此ZVI被认为是废水处理和地下水修复中颇具应用前景的材料。因此在本发明中用作促进。

16、剂。0039以下为实施例0040实施例10041一种重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁00123G。所述重金属吸附剂每平厘米含有所述活性硫酸盐还原菌72105个。所述凝胶培养基含有铁粉。0042所述片状基底为无纺布。0043所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比140的混合物。其中，SRB培养基组成如下氯化铵100G，七水硫酸镁100G，六水氯化钙006G，硫酸钠200G，乳酸钠40ML，酵母提取液005G，蒸馏水1000ML；其制备方法如下将SRB组成。

17、原料均匀混合，得到溶液，用氢氧化钠调PH至7072，在012105PA的高压蒸汽下，灭菌20MIN，快速冷却至37左右，即制得SRB培养基，恒温保存备用。0044所述重金属吸附剂，其制备方法包括以下步骤说明书CN104248945A4/5页600451用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行活化培养和扩大培养，扩大培养接种比例为18，菌悬液中SRB的浓度范围为13102个/ML；，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液；00462将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1140混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基；氯化钙溶液，浓度为20G/L。00473将步骤3中制。

18、得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养3天取出，即制得所述重金属吸附剂。0048实施例20049一种重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁00107G。所述重金属吸附剂每平厘米含有所述活性硫酸盐还原菌117107个。所述凝胶培养基含有铁粉。0050所述片状基底为无纺布。0051所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比130的混合物。其中，SRB培养基组成如下氯化铵100G，七水硫酸镁100G，六水氯化钙006G，硫酸钠。

19、200G，乳酸钠40ML，酵母提取液005G，蒸馏水1000ML；其制备方法如下将SRB组成原料均匀混合，得到溶液，用氢氧化钠调PH至7072，在012105PA的高压蒸汽下，灭菌20MIN，快速冷却至37左右，即制得SRB培养基，恒温保存备用。0052所述重金属吸附剂，其制备方法包括以下步骤00531用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行活化培养和扩大培养，扩大培养接种比例为17，菌悬液中SRB的浓度范围为116103个/ML；，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液；00542将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按照质量比例1130混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基。

20、；氯化钙溶液，浓度为30G/L。00553将步骤3中制得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养5天取出，即制得所述重金属吸附剂。0056实施例30057一种重金属吸附剂，包括片状基底、凝胶培养基和活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基附着在所述片状基底表面，其中培养有所述活性硫酸盐还原菌，所述凝胶培养基中每平方厘米含有硫化亚铁00505G。所述重金属吸附剂每平厘米含有所述活性硫酸盐还原菌095107个。所述凝胶培养基含有铁粉。0058所述片状基底为无纺布。0059所述凝胶培养基为海藻酸钠、SRB培养基按照质量比1150的混合物。其中，SRB培养基组成如下氯化铵。

21、100G，七水硫酸镁100G，六水氯化钙006G，硫酸钠200G，乳酸钠40ML，酵母提取液005G，蒸馏水1000ML；其制备方法如下将SRB组成原料均匀混合，得到溶液，用氢氧化钠调PH至7072，在012105PA的高压蒸汽下，灭菌20MIN，快速冷却至37左右，即制得SRB培养基，恒温保存备用。0060所述重金属吸附剂，其制备方法包括以下步骤说明书CN104248945A5/5页700611用SRB培养基将活性硫酸盐还原菌进行活化培养和扩大培养，扩大培养接种比例为17，菌悬液中SRB的浓度范围为12103个/ML；，制得活性硫酸盐还原菌菌悬液；00622将海藻酸钠、铁粉和SRB培养基，按。

22、照质量比例1150混合，得到混合液，利用氯化钙将混合液快速固定在片状基底表面，制得固定化培养基；氯化钙溶液，浓度为40G/L。00633将步骤3中制得的固定化培养基，置于步骤1中制备的活性硫酸盐还原菌菌悬液中，隔绝氧气，恒温培养4天取出，即制得所述重金属吸附剂。0064实施例40065将实施例1中制备好的吸附剂放入50ML的重铬酸钾溶液中，其六价铬CRVI含量为20MG/L。常温下吸附处理，常温下吸附处理12H和24H后，分别测量溶液中六价铬及总铬的含量。12H后，总铬浓度和六价铬浓度相近，六价铬的浓度降至097MG/L，吸附效率达到9494；24H后，六价铬的去除率达到9964。吸附剂吸附前的场发射扫描电镜图如图2所示，重金属吸附剂吸附后的场发射扫描电镜图如图3所示，重金属吸附剂吸附前后的X光电子能谱图如图4所示，重金属吸附后CR2P谱图如图5所示。0066本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104248945A1/2页8图1图2图3说明书附图CN104248945A2/2页9图4图5说明书附图CN104248945A。