CN107893064A - 生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用 - Google Patents

生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107893064A
CN107893064A CN201711133652.2A CN201711133652A CN107893064A CN 107893064 A CN107893064 A CN 107893064A CN 201711133652 A CN201711133652 A CN 201711133652A CN 107893064 A CN107893064 A CN 107893064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bead
microalgae
charcoal
algae
polyvinyl alcohol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711133652.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107893064B (zh
Inventor
饶本强
张少丽
李慧娟
王婷婷
陈玉平
李岩
朱亚利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinyang Normal University
Original Assignee
Xinyang Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinyang Normal University filed Critical Xinyang Normal University
Priority to CN201711133652.2A priority Critical patent/CN107893064B/zh
Publication of CN107893064A publication Critical patent/CN107893064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107893064B publication Critical patent/CN107893064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明属于微生物处理工业废水技术领域，尤其涉及生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用。本发明将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，获得藻粉；然后以藻粉、生物炭和聚乙烯醇为原料，建立了一种生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，制备工艺较为简单，所用材料廉价易得，生产成本低，易于实现工业化规模生产。本发明还公开了微藻小球在吸附重金属离子方面的应用，可降低重金属污染的工业废水中的重金属离子含量，吸附率较高，且颗粒状的小球易与溶液进行分离，便于回收，可实现重复利用。

Description

生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于微生物处理工业废水技术领域，尤其涉及生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用。
背景技术
近年来由于工业重金属废水的不合理处理及排放造成的重金属污染，给人们的生活和生态环境造成了非常严重的负面影响。因此，去除废水中的重金属离子成为亟待解决的棘手问题。传统的物理化学方法如活性炭吸附法、化学沉淀法沸石分子筛吸附法等来处理废水，吸附量低，去除不完全，所需费用较高，且容易造成二次污染，所以寻找新的成本低廉且吸附效果好的的吸附剂成为目前处理重金属废水的目标。
20世纪60年代，随着世界范围内微藻生物工程技术的发展，微藻生物吸附法处理重金属废水得到了广泛的关注，其具有吸附量大，成本低，无二次污染等优点，但是由于自由藻体个体微小，处理废水后难于实现藻与废水的分离，在实际应用中受到了限制。
与游离藻类相比，固定化藻类具有藻细胞密度高、反应速度快、吸附性能稳定，藻细胞流失少，且易于与废水分离等优点，在废水处理中有更加广阔的应用前景。利用固定化这一技术形成化藻类***是克服传统的藻类污水处理***停留时间长、占地多等缺点的有效途径。
生物炭是生物质在缺氧或无氧条件下热裂解得到的一类含炭的、稳定的、高度芳香化的新型环境功能材料，在修复重金属污染的环境方面具有较大的应用潜力。生物炭天然的多孔结构对有毒重金属具有较强的吸附力，通过吸附固定作用使有毒物质固定在炭的微孔表面上，从而降低这些污染物在土壤中的化学活性和毒性，达到长效地修复污染土壤的目的。
相比于生物炭，微藻是目前常用的另一类生物吸附剂，利用微藻进行重金属修复具有以下优势：(1)吸附作用快，滞留时间短，节约能耗；(2)成本低，不需要持续有机物供给；(3)回收的重金属易于洗脱，运用简单的化学试剂就能解吸再利用；(4)生长速度快，来源丰富；(5)环保，无废弃物产生；(6)面容比大，吸附效率高；(7)在高重金属浓度和低重金属浓度下都有良好的去除效果。
而生物炭的表面孔隙可为微藻提供栖息地，生物炭的表面官能团能够中和微藻表面的负电荷，降低藻细胞与载体之间的斥力，促进胞外聚合物的分泌，从而促进固定藻细胞的稳定性。此外，微藻的生长也会导致生物炭的表面物理、化学特性发生变化。微藻与生物炭在重金属修复方面各有优势，从固定化微藻这个角度出发，生物炭无疑是最佳的吸附载体。以生物炭为载体，将藻细胞固定在生物炭表面形成混合吸附剂，进一步提高碳基固定化微藻吸附剂的吸附率和可回收率。如申请公布号为CN 106076278 A的发明专利，公开了一种生物炭基微藻复合吸附剂去除重金属的方法，其以生物炭为基底材料，通过将微藻固定在生物炭载体上形成复合吸附剂，可以去除重金属。但是生物炭及藻粉均为粉体，吸附后很难与重金属进行分离，回收利用困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，制备工艺较为简单，所用材料廉价易得，生产成本低，易于实现工业化规模生产。
本发明的另一目的在于提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球在吸附重金属离子方面的应用，可降低重金属污染的工业废水中的重金属离子含量，吸附率较高，且颗粒状的小球易与溶液进行分离，便于回收，可实现重复利用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为80-100目；
步骤2：将荒漠丝藻藻粉与超纯水混合，磁力搅拌5～10min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液；
步骤3：向荒漠丝藻藻悬浮液中加入生物炭，振荡混匀2h，得到第一混合液；所述荒漠丝藻藻粉与生物炭的质量比为1：(1～3)；
步骤4：将步骤3中的第一混合液与聚乙烯醇溶液按照体积比为1：1，向已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入第一混合液，得到第二混合液，磁力搅拌至无气泡，将第二混合液滴入饱和硼酸溶液中，室温固化6-12h，得到固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性；
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
进一步地，步骤1中所述荒漠丝藻为具鞘微鞘藻。
进一步地，步骤3中所述生物炭的粒径为100目。
进一步地，步骤4中所述将第二混合液滴入饱和硼酸溶液中时，操作仪器距离饱和硼酸溶液液面的高度不低于10cm。
进一步地，步骤4中所述饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
本发明还提供一种基于上述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法制备的生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球在吸附重金属离子方面的应用。
进一步地，上述应用包括以下步骤：向人工模拟的重金属离子溶液中加入微藻小球，置于摇床中1～24h；所述微藻小球的添加质量为人工模拟的重金属离子溶液体积的1～4.5％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明利用生物炭-聚乙烯醇对微藻进行联合固定，既将都具有吸附性的生物炭和荒漠丝藻结合到一起，制备成颗粒状的微藻小球，又增强了固定化材料的机械性能和吸附性能，制备工艺较为简单，所用材料廉价易得，生产成本低，易于实现工业化规模生产。
2.本发明生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球对重金属离子溶液中Cu2+、Pb2+、Cr6+及Cd2+的吸附效果明显，与单一成分的微藻藻粉、生物炭粉末或微藻藻粉+生物炭粉二者混合物相比，吸附率有明显提高，且在对重金属离子溶液进行吸附之后，颗粒状的小球易与重金属离子溶液进行分离，便于回收，可实现重复利用。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
生物炭是小麦秸秆或花生壳在缺氧的条件下，经450～700℃的高温裂解制备得到的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质。生物炭制备完成后，风干，经100目筛过滤，于通风干燥处保存，备用。
本发明选用的荒漠丝藻为具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)，但本发明利用生物炭-聚乙烯醇联合固定微藻得到微藻小球的制备方法，并不仅限于固定具鞘微鞘藻，还适用于其他荒漠丝藻。具鞘微鞘藻是荒漠土壤中分布最为广泛的荒漠藻类物种之一，其生物量有时高达土壤微生物总量的95％以上，具有生长优势和吸附特性，如藻丝体发达、胞外多糖分泌量大。首先进行荒漠丝藻的人工规模化培养。采用BG-11液体培养基作为培养基质，将荒漠丝藻分别通过Ⅰ级藻种培养、Ⅱ级藻种培养和Ⅲ级藻种扩大培养进行藻种的逐级扩培，将扩大培养的三级藻种转接到光生物反应器或跑道式循环池进行规模化培养。在以上荒漠丝藻的各级培养中，培养条件为：温度28-35℃、光强3000Lux-4000Lux、连续通气培养15-30天，经检测后，培养液中藻体生物量达到叶绿素a含量为8～10μg/mL时，收集藻体，在自然状态下风干，得到荒漠丝藻藻片，保存备用。
上述BG-11液体培养基的组分(以每升为例)如下：1.5g的硝酸钠、0.04g的三水磷酸氢二钾、0.07g的七水硫酸镁、0.036g的二水氯化钙、0.006g的柠檬酸、0.006g的柠檬酸铁铵、0.001g的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、0.02g的碳酸钠、微量元素A5液1mL；其中A5液组分(以每升为例)：2.86g的硼酸、0.039g的二水钼酸钠、0.222g的七水硫酸锌、0.074g的五水硫酸铜、1.18g的一水氯化锰、0.049g的六水硝酸钴。
以下实施例中所用到的注射器针头规格为18G(内径为0.86mm，外径为1.26mm)、20G(内径为0.6mm，外径为0.9mm)和一次性针管(20ml)原装针头。
实施例一
一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为80目。
步骤2：将0.5g荒漠丝藻藻粉与50ml超纯水混合，磁力搅拌5min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液。研磨时尽量得到单个荒漠丝藻藻细胞，暴露更多的结合位点，以增加荒漠丝藻藻细胞的相对表面积。
步骤3：向50ml荒漠丝藻藻悬浮液中加入1.5g生物炭，振荡混匀2h以将荒漠丝藻藻细胞充分固定在生物炭上，从而得到第一混合液。
步骤4：聚乙烯醇在加热熔化之前，用干磨机进行磨碎处理以使聚乙烯醇较容易熔化。将6g聚乙烯醇加入50ml超纯水，在红外加热炉上加热，将聚乙烯醇熔化得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温。配置饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚(OP-10)，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
向50ml已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入50ml第一混合液，得到第二混合液，其中聚乙烯醇的浓度为6％，磁力搅拌至无气泡。
用针头型号为20G的注射器将第二混合液滴入400ml饱和硼酸溶液中，操作时注射器针尖距离饱和硼酸溶液液面的高度为12cm，室温固化6h，得到粒径为2mm固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性，以将微藻小球和饱和硼酸溶液分离。
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
实施例二
一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为100目。
步骤2：将1g荒漠丝藻藻粉与50ml超纯水混合，磁力搅拌8min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液。研磨时尽量得到单个荒漠丝藻藻细胞，暴露更多的结合位点，以增加荒漠丝藻藻细胞的相对表面积。
步骤3：向50ml荒漠丝藻藻悬浮液中加入3g生物炭，振荡混匀2h以将荒漠丝藻藻细胞充分固定在生物炭上，从而得到第一混合液。
步骤4：聚乙烯醇在加热熔化之前，用干磨机进行磨碎处理以使聚乙烯醇较容易熔化。将7g聚乙烯醇加入50ml超纯水，在红外加热炉上加热，将聚乙烯醇熔化得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温。配置饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚(OP-10)，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
向50ml已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入50ml第一混合液，得到第二混合液，其中聚乙烯醇的浓度为7％，磁力搅拌至无气泡。
用针头型号为18G的注射器将第二混合液滴入400ml饱和硼酸溶液中，操作时注射器针尖距离饱和硼酸溶液液面的高度为12cm，室温固化8h，得到粒径为3mm固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性，以将微藻小球和饱和硼酸溶液分离。
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
实施例三
一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为80目。
步骤2：将2g荒漠丝藻藻粉与50ml超纯水混合，磁力搅拌10min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液。研磨时尽量得到单个荒漠丝藻藻细胞，暴露更多的结合位点，以增加荒漠丝藻藻细胞的相对表面积。
步骤3：向50ml荒漠丝藻藻悬浮液中加入6g生物炭，振荡混匀2h以将荒漠丝藻藻细胞充分固定在生物炭上，从而得到第一混合液。
步骤4：聚乙烯醇在加热熔化之前，用干磨机进行磨碎处理以使聚乙烯醇较容易熔化。将8g聚乙烯醇加入50ml超纯水，在红外加热炉上加热，将聚乙烯醇熔化得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温。配置饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚(OP-10)，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
向50ml已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入50ml第一混合液，得到第二混合液，其中聚乙烯醇的浓度为8％，磁力搅拌至无气泡。
用一次性针管(20ml)将第二混合液滴入400ml饱和硼酸溶液中，操作时注射器针尖距离饱和硼酸溶液液面的高度为15cm，室温固化12h，得到粒径为4mm固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性，以将微藻小球和饱和硼酸溶液分离。
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
实施例四
一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为80目。
步骤2：将3g荒漠丝藻藻粉与50ml超纯水混合，磁力搅拌10min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液。研磨时尽量得到单个荒漠丝藻藻细胞，暴露更多的结合位点，以增加荒漠丝藻藻细胞的相对表面积。
步骤3：向50ml荒漠丝藻藻悬浮液中加入3g生物炭，振荡混匀2h以将荒漠丝藻藻细胞充分固定在生物炭上，从而得到第一混合液。
步骤4：聚乙烯醇在加热熔化之前，用干磨机进行磨碎处理以使聚乙烯醇较容易熔化。将7g聚乙烯醇加入50ml超纯水，在红外加热炉上加热，将聚乙烯醇熔化得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温。配置饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚(OP-10)，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
向50ml已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入50ml第一混合液，得到第二混合液，其中聚乙烯醇的浓度为7％，磁力搅拌至无气泡。
用针头型号为18G的注射器将第二混合液滴入400ml饱和硼酸溶液中，操作时注射器针尖距离饱和硼酸溶液液面的高度为15cm，室温固化8h，得到粒径为3mm固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性，以将微藻小球和饱和硼酸溶液分离。
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
实施例五
配置浓度为300mg/L的人工模拟的重金属离子溶液，其中1L人工模拟的重金属离子溶液中含有1.17g的五水硫酸铜、0.55g的乙酸铅、1.7g的重铬酸钾及0.61g的氯化铬，则人工模拟的重金属离子溶液中Cu2+、Pb2+、Cr6+及Cd2+的初始浓度均为0.3g/L。
采用实施例三制备的粒径为4mm风干的微藻小球，向20mL人工模拟的重金属离子溶液中加入0.6g微藻小球，置于摇床中6h。每次做3个重复，吸附率求平均值。微藻小球对Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+四种重金属离子进行吸附，并与传统的微藻藻粉、生物炭粉末及微藻藻粉+生物炭粉二者混合物进行重金属离子吸附效果作对比(0.6g微藻小球中含有的微藻藻粉量或生物炭量为0.08g)，用A3型原子吸收分光光度计测定吸附后的重金属离子溶液中四种重金属的终浓度，计算吸附率，结果如表1所示。
表1传统的微藻藻粉、生物炭粉末及微藻小球对重金属离子的吸附率
由表1可以看出，与单一成分的微藻藻粉、生物炭粉末或微藻藻粉+生物炭粉二者混合物相比，生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球对重金属离子的吸附效果明显较好，且微藻小球在吸附结束后与重金属离子溶液的分离简单，易操作。
实施例六
本实施例与实施例五基本相同，不同之处在于：采用实施例一制备的粒径为2mm风干的微藻小球，向20mL人工模拟的重金属离子溶液中加入0.4g微藻小球，置于摇床中3h。用A3型原子吸收分光光度计测定吸附后的重金属离子溶液中四种重金属的终浓度，计算吸附率，微藻小球对Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+四种重金属离子的吸附率分别为89.16％、92.7％、91.34％、78.29％。
实施例七
本实施例与实施例五基本相同，不同之处在于：采用实施例四制备的粒径为3mm风干的微藻小球，向20mL人工模拟的重金属离子溶液中加入0.4g微藻小球，置于摇床中5h。用A3型原子吸收分光光度计测定吸附后的重金属离子溶液中四种重金属的终浓度，计算吸附率，微藻小球对Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+四种重金属离子的吸附率分别为98.97％、95.35％、92.78％、83.78％。
实施例八
本实施例与实施例五基本相同，不同之处在于：采用实施例三制备的粒径为4mm风干的微藻小球，向20mL人工模拟的重金属离子溶液中分别加入0.2g、0.4g、0.5g、0.6g、0.8g及0.9g的微藻小球，置于摇床中6h。每次做3个重复，吸附率求平均值。微藻小球对Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+四种重金属离子进行吸附，用A3型原子吸收分光光度计测定吸附后的重金属离子溶液中四种重金属的终浓度，计算吸附率，结果如表2所示。
表2不同投加量下微藻小球对重金属离子的吸附率
由表2可以看出，微藻小球对四种重金属离子的吸附率都随着投加量的增加而增强，这是因为在吸附剂投加量较少的情况下，吸附剂的官能团总量较少，微藻小球无法提供足够的吸附位点，因而对四种重金属离子的吸附率均很低。但随着投加量的增多，其官能团总量也增多，吸附率就会相应提高。但随着微藻小球的投加量继续增加，吸附率增加缓慢，这是由于静电作用和反应基团间的相互干扰作用，阻止重金属离子与吸附位点结合，导致固定化小球对重金属的吸附率增加缓慢。
实施例九
本实施例与实施例五基本相同，不同之处在于：采用实施例三制备的粒径为4mm风干的微藻小球，向20mL人工模拟的重金属离子溶液中分别加入0.6g的微藻小球，置于摇床中分别摇5min、15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、12h及24h。每次做3个重复，吸附率求平均值。微藻小球对Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+四种重金属离子进行吸附，用A3型原子吸收分光光度计测定吸附后的重金属离子溶液中四种重金属的终浓度，计算吸附率，结果如表3所示。
表3不同吸附时间下微藻小球对重金属离子的吸附率
由表3可以看出，微藻小球对重金属离子的吸附过程分为2个阶段：第一个阶段是物理吸附，对Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附都在前8h快速进行，吸附率分别达到了90.74％、96.55％和82.3％；对Cr6+的吸附在前6h快速进行，吸附率达到了89.71％。这是由于吸附剂存在于溶液中为重金属提供了大量吸附位点，增强了离子交换作用。第二个阶段为化学吸附过程，8-24h内对Cu2+、Pb2+、Cd2+和6-24h内对Cr6+的吸附率随着时间的推移缓慢地增加，这一阶段主要是吸附在藻细胞表面的金属离子进一步转移至细胞内部的过程，这一步进行的很慢。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将经过人工规模化培养、风干得到的荒漠丝藻藻片粉碎、过筛，得到荒漠丝藻藻粉，荒漠丝藻藻粉细度为80-100目；
步骤2：将荒漠丝藻藻粉与超纯水混合，磁力搅拌5~10min，再用玻璃研磨器进行研磨，得到均匀的荒漠丝藻藻悬浮液；
步骤3：向荒漠丝藻藻悬浮液中加入生物炭，振荡混匀2h，得到第一混合液；所述荒漠丝藻藻粉与生物炭的质量比为1：（1~3）；
步骤4：将步骤3中的第一混合液与聚乙烯醇溶液按照体积比为1：1，向已冷却至室温的聚乙烯醇溶液中加入第一混合液，得到第二混合液，磁力搅拌至无气泡，将第二混合液滴入饱和硼酸溶液中，室温固化6-12h，得到固定化的微藻小球，用超纯水清洗微藻小球至洗液呈中性；
步骤5：将清洗过的微藻小球放置于培养皿中，室温风干，备用。
2.根据权利要求1所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，其特征在于，步骤1中所述荒漠丝藻为具鞘微鞘藻。
3.根据权利要求1所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，其特征在于，步骤3中所述生物炭的粒径为100目。
4.根据权利要求1所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，其特征在于，步骤4中所述将第二混合液滴入饱和硼酸溶液中时，操作仪器距离饱和硼酸溶液液面的高度不低于10cm。
5.根据权利要求1所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法，其特征在于，步骤4中所述饱和硼酸溶液中含有浓度为50mmol/L的聚氧乙烯辛烷基苯酚醚，饱和硼酸溶液的pH值为6.7。
6.权利要求1~5任一项所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法制备的生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球在吸附重金属离子方面的应用。
7.根据权利要求6所述生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球在吸附重金属离子方面的应用，其特征在于，包括以下步骤：向人工模拟的重金属离子溶液中加入微藻小球，置于摇床中1~24h；所述微藻小球的添加质量为人工模拟的重金属离子溶液体积的1~4.5%。
CN201711133652.2A 2017-11-16 2017-11-16 生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用 Active CN107893064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711133652.2A CN107893064B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711133652.2A CN107893064B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107893064A true CN107893064A (zh) 2018-04-10
CN107893064B CN107893064B (zh) 2021-07-16

Family

ID=61805552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711133652.2A Active CN107893064B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 生物炭-聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107893064B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109174026A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 浙江海洋大学 一种复合型微藻生物吸附剂微球及其吸附废水中铬的方法
CN109174025A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 浙江海洋大学 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂及其吸附废水中铬的方法
CN110257365A (zh) * 2019-05-23 2019-09-20 浙江工业大学 餐厨垃圾处理的固定化微生物菌剂的制备方法及应用
CN113368817A (zh) * 2021-05-17 2021-09-10 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 一种生物质炭基轻质环保复合材料
WO2021243625A1 (zh) * 2020-06-04 2021-12-09 浙江大学 一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104475444A (zh) * 2014-11-04 2015-04-01 上海交通大学 生物炭固定化复合污染降解菌颗粒制备及用途、使用方法
CN105695443A (zh) * 2016-03-09 2016-06-22 浙江工商大学 Triton X-100强化生物炭固定化微生物材料及其制备方法和应用
CN106076278A (zh) * 2016-08-17 2016-11-09 福州大学 一种生物炭基微藻复合吸附剂去除重金属的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104475444A (zh) * 2014-11-04 2015-04-01 上海交通大学 生物炭固定化复合污染降解菌颗粒制备及用途、使用方法
CN105695443A (zh) * 2016-03-09 2016-06-22 浙江工商大学 Triton X-100强化生物炭固定化微生物材料及其制备方法和应用
CN106076278A (zh) * 2016-08-17 2016-11-09 福州大学 一种生物炭基微藻复合吸附剂去除重金属的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BADIN, AL等: "Microbial communities of urban stormwater sediments: the phylogenetic structure of bacterial communities varies with porosity", 《FEMS MICROBIOLOGY ECOLOGY》 *
JUNG, SW等: "Biological control of Stephanodiscus hantzschii (Bacillariophyceae) blooms in a field mesocosm by the immobilized algicidal bacterium Pseudomonas fluorescens HYK0210-SK09", 《JOURNAL OF APPLIED PHYCOLOGY》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109174026A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 浙江海洋大学 一种复合型微藻生物吸附剂微球及其吸附废水中铬的方法
CN109174025A (zh) * 2018-09-18 2019-01-11 浙江海洋大学 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂及其吸附废水中铬的方法
CN109174026B (zh) * 2018-09-18 2022-01-18 浙江海洋大学 一种复合型微藻生物吸附剂微球及其吸附废水中铬的方法
CN110257365A (zh) * 2019-05-23 2019-09-20 浙江工业大学 餐厨垃圾处理的固定化微生物菌剂的制备方法及应用
WO2021243625A1 (zh) * 2020-06-04 2021-12-09 浙江大学 一种藻粉的制备方法及藻粉在改良沙漠土壤中的应用
CN113368817A (zh) * 2021-05-17 2021-09-10 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 一种生物质炭基轻质环保复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN107893064B (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107893064A (zh) 生物炭‑聚乙烯醇联合固定的微藻小球的制备方法及其应用
CN106076278B (zh) 一种生物炭基微藻复合吸附剂去除重金属的方法
CN109012589B (zh) 一种选择性吸附Cr(VI)的尿素改性生物炭及其制备方法和应用方法
CN107262039B (zh) 一种高分子生物炭球固定化微藻复合吸附剂及其制备与应用
CN103910437B (zh) 去除水体中重金属离子的方法
CN109174026B (zh) 一种复合型微藻生物吸附剂微球及其吸附废水中铬的方法
CN102491729B (zh) 用于微污染水预处理的沸石给水污泥陶粒的制备方法
CN110508243B (zh) 一种生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料的制备方法及应用
CN104261570B (zh) 一种畜禽养殖厌氧污水净化剂
CN102616912B (zh) 利用复合型磁性生物吸附剂吸附废水中铅的方法
Fu et al. Hierarchically porous magnetic biochar as an efficient amendment for cadmium in water and soil: Performance and mechanism
CA2028497A1 (fr) Composition de matiere pour l'epuration chimique et biologique des eaux polluees et procede de preparation de cette composition
CN109173999A (zh) 一种生物炭微球的制备方法及其应用
CN110449124A (zh) 一种用造纸污泥生物碳加强去除水体磷酸盐的方法
CN108079949A (zh) 利用磁性猪粪生物炭去除水体中铅的方法
Sarkheil et al. Application of alginate-immobilized microalgae beads as biosorbent for removal of total ammonia and phosphorus from water of African cichlid (Labidochromis lividus) recirculating aquaculture system
CN101444719B (zh) 一种生物吸附剂及其应用方法
CN109095728B (zh) 一种雨水径流净化装置及净化方法
CN106732428A (zh) 一种饮用水重金属深度去除的吸附冲泡剂
CN106540491A (zh) 一种用于吸附易溶于水的气体的污水过滤网
CN100582023C (zh) 利用磁性生物吸附剂去除工业废水中铅的方法
CN112774625A (zh) 氧化锆掺杂磁性高表面活性炭复合材料、制备方法及应用
CN107824609A (zh) 一种重金属土壤修复剂及制备方法和应用
CN1868576B (zh) 生物改性硅藻土吸附剂及其制备方法
CN102294227B (zh) 小球藻海水净化生物吸附剂的制备方法及其应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant