申请日2014.09.22
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号B01J20/24; C02F1/62; C02F1/28
摘要
本发明提供了一种用于重金属污水处理的生物吸附剂，由双孢菇改性制备得到。本发明还提供了一种用于重金属污水处理的固定床反应器、重金属污水的处理方法及双孢菇在处理重金属污水中的应用。本发明提供的生物吸附剂可用于吸附污水中的重金属离子，吸附容量高且再生后吸附容量无明显下降，实验结果表明，本发明提供的生物吸附剂在固定床中对铅离子的吸附容量可达62mg/g，重复使用5次，对铅离子的平均吸附容量可达51mg/g。本发明提供的固定床反应器用于处理含有重金属离子的污水，结构简单、操作简便、吸附容量高、处理效果好，吸附剂机械损耗小，且易于实现工业化生产。
权利要求书
1.一种用于重金属污水处理的生物吸附剂，由双孢菇改性制备得到。
2.根据权利要求1所述的生物吸附剂，其特征在于，由双孢菇经氢氧化 钠和磷酸氢二钠改性制备得到。
3.根据权利要求2所述的生物吸附剂，其特征在于，所述氢氧化钠、磷 酸氢二钠和双孢菇的质量比为1～2:1～2:30～70。
4.根据权利要求2所述的生物吸附剂，其特征在于，所述改性的温度为 10℃～40℃，改性的时间为6h～12h。
5.根据权利要求4所述的生物吸附剂，其特征在于，所述双孢菇的粒径 为0.5～4mm。
6.根据权利要求5所述的生物吸附剂，其特征在于，所述双孢菇包括大 粒径双孢菇、中粒径双孢菇和小粒径双孢菇，所述大粒径双孢菇的粒径m为 2 7.一种用于重金属污水处理的固定床反应器，其特征在于，包括：设置 有进水口和出水口的反应器;所述反应器内由进水方向向出水方向依次设置 有布水层、吸附层和承托层; 其中，所述吸附层由权利要求1～6任意一项所述的生物吸附剂形成。 8.根据权利要求7所述的固定床反应器，其特征在于，所述布水层为玻 璃珠。 9.一种重金属污水的处理方法，包括： 将重金属污水经过权利要求1～6任意一项所述的生物吸附剂进行吸附处 理或者经过权利要求8所述的固定床反应器进行处理。 10.权利要求1～6任意一项所述的生物吸附剂在处理重金属污水中的应 用。 说明书 生物吸附剂、固定床反应器及重金属污水的处理方法 技术领域 本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种用于重金属污水处 理生物吸附剂、固定床反应器、重金属污水的处理方法及双孢菇在处 理重金属污水中的应用。 背景技术 随着经济、社会的快速发展，大量的重金属离子随废水排放到环 境中。由于重金属的剧毒性、生物富集性和不可生物降解性，这些重 金属污染对生态环境和人体健康产生了巨大的影响。目前处理重金属 污染废水的方法主要有：化学沉淀法，离子交换法，膜分离法，吸附 法等。近年来，生物吸附剂由于成本低、原料广、吸附效果好、可再 生、二次污染小等优点而备受重视。 一些工业或农业的废弃物，如稻草、果皮、米糠、绿藻等植物材 料以及一些丝状真菌已经报道用做生物吸附剂来移除废水中的重金 属。但是许多农业副产品或废弃物直接用作生物吸附剂时，吸附容量 低，并且会有一些有机化合物释放到水体环境中，加重了水质的后处 理负担。 发明内容 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于重金属污水处理的生 物吸附剂、固定床反应器、重金属污水的处理方法及双孢菇在处理重 金属污水中的应用，本发明提供的用于重金属污水处理的固定床反应 器结构简单、操作简便，吸附容量高。 本发明提供了一种用于重金属污水处理的生物吸附剂，由双孢菇 改性制备得到。 双孢菇属草腐菌，中低温性菇类，是世界食用菌生产中最大的一 个菇种，分布地域较广泛，因而材料来源广泛，价格也较便宜，将其 进行改性后制备得到生物吸附剂，可以用于吸附污水中的重金属，吸 附容量较高，而且不会加重水体后处理的负担。 具体而言，本发明优选采用氢氧化钠和磷酸氢二钠对双孢菇进行 改性，即将双孢菇在氢氧化钠和磷酸氢二钠溶液中进行浸渍处理使之 改性，所述浸渍处理的温度优选为10℃～40℃，更优选为20℃～30℃; 所述浸渍处理的时间优选为6h～15h，更优选为8h～12h。其中，所述氢 氧化钠和磷酸氢二钠溶液中，所述氢氧化钠和磷酸氢二钠的总质量分 数优选为0.3%～2%，更优选为0.6%～1.2%，最优选为0.9%。所述氢氧 化钠、磷酸氢二钠和双孢菇的质量比优选为1～2:1～2:30～70，更优选 为1～2:1～2:40～60，最优选为2:1:50。 改性处理完毕后，即可得到生物吸附剂。 在本发明中，所述双孢菇的粒径优选为0.5～4mm，所述双孢菇更 优选具有多级粒径，最优选包括大粒径双孢菇、中粒径双孢菇和小粒 径双孢菇，所述大粒径双孢菇的粒径m优选为2 在本发明中，所述双孢菇优选为干燥的双孢菇，即所述双孢菇优 选经过干燥处理，可以为晒干或者烘干，烘干时，其烘干温度优选为 50℃～60℃。 具体而言，本发明提供的生物吸附剂可以按照以下方法制备： 将双孢菇干燥后进行粉碎，然后经过氢氧化钠和磷酸氢二钠改性 处理后得到。 本发明对所述双孢菇没有特殊限制，可以为病菇、次菇、菇根以 及双孢菇下脚料等，可极大的降低成本。 本发明提供的生物吸附剂可用于吸附污水中的重金属离子，吸附 容量高且再生后吸附容量无明显下降，实验结果表明，本发明提供的 生物吸附剂在固定床中对铅离子的吸附容量可达62mg/g，重复使用5 次，对铅离子的平均吸附容量可达51mg/g。 本发明还提供了一种用于重金属污水处理的固定床反应器，包 括：设置有进水口和出水口的反应器;所述反应器内由进水方向向出 水方向依次设置有布水层、吸附层和承托层; 其中，所述吸附层由上述技术方案所述的生物吸附剂形成。 参见图1，图1为本发明实施例提供的固定床反应器的结构示意 图，其中，1为反应器，2为布水层，3为由生物吸附剂形成的吸附层， 4为承托层。 本发明提供的固定床反应器包括反应器1，反应器1上设置有进水 口11和出水口12，污水从进水口11进入，经过反应器1内的吸附层吸 附处理后由出水口12排出。进水口11优选设置在反应器1顶端，出水 口12优选设置在反应器1底部。 反应器1内由进水方向向出水方向依次设置有布水层2、吸附层3 和承托层4，其中布水层2的作用在于使污水均匀流过吸附层3，可以 由玻璃珠形成，起到布水作用即可。吸附层3的作用在于吸附污水中 的重金属离子，由上述技术方案所述的生物吸附剂形成。承托层4的 作用在于支撑吸附层2，可以为玻璃纤维或者筛子等，起到支撑作用 即可。 作为优选，布水层2、吸附层3和承托层4依次设置在反应柱内， 若干个反应柱以串联或者并联的方式设置在反应器1内，从而增加处 理污水的量或者加强处理效果。 优选的，本发明提供的固定床反应器还包括设置在进水管路上的 泵5，用于为污水或者清水或者稀酸提供压力。 优选的，本发明提供的固定床反应器还包括设置在泵和反应器之 间的流量计，用于控制污水的流量或流速。 本发明提供的固定床反应器可用于重金属污水的处理，使用方法 如下： 首先用清水对固定床反应器进行清洗，从进水口进入，流经布水 层、吸附层和承托层，由出水口流出; 然后对待处理污水进行处理，使待处理污水由进水口进入，流经 布水层、吸附层吸附处理和承托层后，重金属离子被吸附，由出水口 流出。 处理完毕，吸附层的生物吸附剂吸附饱和后，可以对其进行再生 处理，方法如下： 首先使用稀酸对固定床反应器进行清洗，然后用清水洗至中性即 可。其中，所述稀酸优选为稀硝酸，更优选为0.1M的稀硝酸。 洗脱后的洗脱液中含有重金属离子，按照本领域技术人员熟知的 方法将其回收即可。 所述生物吸附剂废弃后可以放入沼气池内进行生物减量处理，沼 液化学处理后达标排放，沼渣集中填埋即可。 本发明提供的固定床反应器用于处理含有重金属离子的污水，结 构简单、操作简便、吸附容量高、处理效果好，吸附剂机械损耗小， 且易于实现工业化生产。 本发明还提供了一种重金属污水的处理方法，包括： 将重金属污水经过上述技术方案所述的生物吸附剂进行吸附处 理或者经过上述技术方案所述的固定床反应器进行处理。 在本发明中，所述重金属污水为含有重金属离子的污水，所述重 金属离子优选为Pb、Cd、Cu、Ni或Zn中的一种或多种。将生物吸 附剂置于重金属污水或者使重金属污水流经固定床反应器中的吸附 层，即可实现重金属离子的去除。 在进行处理之前，优选采用清水对生物吸附剂或者固定床反应器 进行清洗，清洗的时间优选为20min～40min，更优选为30min。 生物吸附剂吸附饱和后，可以对其进行再生处理，方法如下： 首先使用稀酸对固定床反应器或者生物吸附剂进行清洗，然后再 用清水洗至中性即可。其中，所述稀酸优选为稀硝酸，更优选为0.1M 的稀硝酸。 经过再生后，吸附剂或者固定床反应器可循环使用，且吸附容量 恢复较好。洗脱后的洗脱液中含有重金属离子，按照本领域技术人员 熟知的方法将其回收即可。 所述生物吸附剂废弃后可以放入沼气池内进行生物减量处理，沼 液化学处理后达标排放，沼渣集中填埋即可。 本发明提供的方法能够有效去除重金属污水中的重金属离子，尤 其是Pb、Cd、Cu、Ni或Zn等，去除率高达95%以上。
