CN105883956A - 一种利用干体马尾藻作生物吸附剂去除水中重金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用干体马尾藻去除水体中重金属的方法，步骤是将马尾藻进行干燥、粉碎后制成生物吸附剂，然后加入重金属溶液，根据金属离子的种类调节溶液的浓度和pH，通过恒温振荡后过滤，得到的滤渣干燥后再加入HCl溶液或加碱金属/碱土金属的盐溶液，经恒温振荡后过滤，以回收重金属并再生马尾藻生物吸附剂。该方法成本低，原料丰富且易得，操作简便，重金属去除率高且易于回收，马尾藻吸附剂再生方法简便且不会产生二次污染，是一种理想的去除废水中重金属的方法。

Description

一种利用干体马尾藻作生物吸附剂去除水中重金属的方法

技术领域

本发明涉及利用干体马尾藻去除水中重金属的使用方法，尤其是水中Cd²⁺、Ni²⁺的方法。

背景技术

重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈作用而使其失活，也可在某些器官中累积而导致人体神经、消化、循环等生理***的疾病。水体中的重金属主要来源于电镀、冶金、采矿等工业生产的废水排放，并通过食物链对动植物以及人类造成危害，随着工业和城市的快速发展，我国水体重金属污染越来越严重，而这些重金属在自然界不能被降解，同时很多重金属又具有较高的经济价值，因此水体中重金属的去除和回收非常具有环境和经济价值。

传统的水中重金属去除方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、电解法、离子树脂交换法、活性炭吸附法等，这些方法普遍存在操作复杂、运行成本高、重金属回收困难、易产生二次污染等难以克服问题，而生物吸附法是利用某些生物质本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液分离来去除水溶液中金属离子的方法，该方法具有操作简单、运行成本低廉、重金属离子去除效率高、无二次污染、吸附的重金属易于回收，特别适合处理低浓度废水等优点。

马尾藻是褐藻的一属，广泛分布于暖水和温水海域的浅水区，生长快速、易于采收，经处理后可以得到一种高效的生物吸附剂。广西沿海有大量的野生马尾藻资源，只有很小一部分被作为饲料或工业褐藻胶原料来使用，大部分都未被利用。因此，利用马尾藻处理重金属废水不仅原料成本低、来源丰富且有利于带动当地经济发展。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种去除水中重金属的方法，该方法将干体马尾藻用作生物吸附剂，并对马尾藻对重金属吸附和解吸附的条件进行了限定优化，具有操作简单、重金属离子的去除效率高、无二次污染、吸附剂可经解脱附再生、重金属易于回收等优点。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

a.马尾藻生物吸附剂的制备：新鲜的马尾藻先用自来水洗去泥沙等杂质，再用去离子水反复冲洗。将洗净的马尾藻置于电热干燥箱中于50～60℃烘干，待其彻底干燥后粉碎、过筛，装入样品瓶并置于玻璃干燥器中保存待用。

b.生物吸附的预处理：称取一定量的马尾藻吸附剂置入容器中，加入500～1000倍质量的重金属溶液，其中重金属的离子浓度调整到400mg/L～1000mg/L，pH调至3.0～5.0。

c.重金属的吸附：将装有马尾藻吸附剂和重金属离子水的容器放到恒温振荡器上，以90r/min～150r/min的转速、25℃的恒温振荡20min～80min。

d.马尾藻生物吸附剂的分离干燥：将振荡后的混合液进行真空过滤，然后将滤渣烘干，烘干的滤渣即吸附了重金属离子后的马尾藻吸附剂。

e.马尾藻生物吸附剂的再生：称取一定量的上述滤渣置入容器中，加入500～1000倍质量的脱附剂，再以90r/min～150r/min的转速、25℃的恒温振荡6h，然后将混合液进行真空过滤，得到的滤渣经烘干处理后即为再生的马尾藻吸附剂，可重复使用。

所述的b步骤中，当重金属溶液中Cd²⁺较多，pH优选为4.5，离子浓度优选为500mg/L；当金属溶液中Ni²⁺较多，则pH优选为3.0，离子浓度优选为900mg/L。

所述的c步骤中，当重金属溶液中Cd²⁺较多，振荡时间优选为50min；当金属溶液中Ni²⁺较多，振荡时间优选为25min。

所述的e步骤中，采用的脱附剂可以为HCl溶液也可以为碱金属或碱土金属的盐溶液，浓度为0.01mol/L～5.00mol/L。当重金属溶液中Cd²⁺较多，离子浓度优选为0.01mol/L；当重金属溶液中Ni²⁺较多，离子浓度优选为1.0mol/L。

本发明的优点在于能在常温及广泛的pH的条件下去除水中的重金属，而且去除率高，速度快，成本低，采用的吸附剂再生能力强，可以提高重金属的回收率，解吸附的方法简单，采用的解吸附剂安全无毒，且整个过程中不会产生二次污染，因而具有广泛的工业应用前景。

具体实施方式

实施例1

一种利用干体马尾藻去除水中重金属的方法，包括以下步骤：

a.马尾藻生物吸附剂的制备：新鲜的马尾藻先用自来水洗去泥沙等杂质，再用去离子水反复冲洗。将洗净的马尾藻置于电热干燥箱中于55℃烘干，待其彻底干燥后粉碎、过筛，装入样品瓶并置于玻璃干燥器中保存待用。

b.生物吸附的预处理：称取1g马尾藻吸附剂置入容器中，加入1000mL的含重金属Cd²⁺的水，其中Cd²⁺的离子浓度为500mg/L，pH调至4.5。

c.重金属的吸附：将装有马尾藻吸附剂和重金属离子水的容器放到恒温振荡器上，以130r/min的转速、25℃的恒温振荡80min。

d.马尾藻生物吸附剂的分离干燥：将振荡后的混合液进行真空过滤，过滤后的滤液采用原子吸收法进行Cd²⁺的含量检测，测得浓度为432.40mg/L；然后将滤渣烘干，烘干的滤渣即吸附了重金属离子后的马尾藻吸附剂。

e.马尾藻吸附剂的再生：称取上述滤渣1g置入容器中，加入1000mL的HCl溶液作为脱附剂，其中HCl溶液的浓度为0.1mol/L。再以130r/min的转速、25℃的恒温振荡2h，然后将混合液进行真空过滤，得到的滤渣经烘干后待用。过滤后的滤液经检测，得到其中Cd²⁺的含量为66.38mg/L，脱附率达到98.20％。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是重金属溶液的pH为5.5，脱附剂采用0.1mol/L的Ca(NO₃)₂；经吸附后的Cd²⁺含量为444.16mg/L，经脱附剂处理后的Cd²⁺含量为44.08mg/L，脱附率为78.94％。

实施例3

与实施例1基本相同，所不同的是重金属溶液中离子的主要成分为Ni²⁺，且浓度为900mg/L，pH为3.0，脱附剂采用的是1.0mol/L的CaCl₂；经吸附后的Ni²⁺含量为809.60mg/L，经脱附剂处理后的Ni²⁺含量为87.14mg/L，脱附率为96.39％。

实施例4

与实施例1基本相同，所不同的是重金属溶液中离子的主要成分为Ni²⁺，且浓度为900mg/L，pH为5.0，脱附剂采用的是1.0mol/L的CaCl₂；经吸附后的Ni²⁺含量为844.17mg/L，经脱附剂处理后的Ni²⁺含量为54.06mg/L，脱附率为96.83％。

Claims (12)

1.一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，包括在马尾藻生物吸附剂的制备步骤，生物吸附的预处理步骤，重金属的吸附步骤，马尾藻吸附剂的过滤分离步骤，分离所得的滤渣干燥步骤，其特征在于：重金属溶液的质量为马尾藻粉末的500～1000倍，重金属溶液的离子浓度为400mg/L～1000mg/L，pH为3.0～5.0，恒温振荡的转速为90r/min～150r/min，振荡时间为20min～80min。

2.如权利要求1所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于重金属溶液的质量优选为马尾藻粉末的1000倍。

3.如权利要求1所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于重金属溶液的离子主要为Cd²⁺时，离子浓度优选为500mg/L。

4.如权利要求3所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于重金属溶液的pH优选为4.5。

5.如权利要求3所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于恒温振荡时间优选为50min。

6.如权利要求1所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于重金属溶液的离子主要为Ni²⁺时，离子浓度优选为900mg/L。

7.如权利要求6所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，重金属溶液的pH优选为3.0。

8.如权利要求6所述的一种马尾藻生物吸附剂去除水中重金属的方法，其特征在于恒温振荡时间优选为25min。

9.一种马尾藻生物吸附剂的再生方法，包括在权利要求1所述的滤渣中加入脱附剂步骤，以恒定转速恒温振荡步骤，过滤分离步骤，滤渣干燥步骤，其特征在于：脱附剂的质量为滤渣的500～1000倍，脱附剂的浓度为0.01mol/L～5.00mol/L，转速为90r/min～150r/min，振荡时间为6h。

10.如权利要求9所述的一种马尾藻生物吸附剂解吸附的方法，其特征在于脱附剂可以为HCl溶液也可以为碱金属或碱土金属盐溶液中的一种。

11.如权利要求10所述的一种马尾藻生物吸附剂解吸附的方法，其特征在于当重金属溶液中Cd²⁺较多，脱附剂的浓度优选为0.01mol/L。

12.如权利要求10所述的一种马尾藻生物吸附剂解吸附的方法，其特征在于当重金属溶液中Ni²⁺较多，脱附剂的浓度优选为1.0mol/L。