一種砷吸附材料的制備及其復性回用方法技術

本發明專利技術涉及一種砷吸附材料的制備方法，該方法包括以下步驟：⑴配制種子培養基；⑵配制生物轉化培養基；⑶配制備用固體；⑷配制軟瓊脂糖培養基；⑸將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC?5菌液與軟瓊脂糖培養基混合，常溫凝固，即得氧化亞鐵硫桿菌DLC?5菌種；⑹菌種活化：將氧化亞鐵硫桿菌DLC?5菌種接種至裝有含有種子培養基的搖瓶中進行振蕩培養，即得菌種活化液；⑺生物轉化：將菌種活化液接種至含有生物轉化培養基的搖瓶中進行振蕩培養，即得培養液；⑻在培養液中加入備用固體后攪拌、超聲處理，即得膠體溶液；⑼將膠體溶液倒入無水乙醇中，得到絮狀沉淀；絮狀沉淀經干燥、研磨，即得砷吸附材料。本發明專利技術還公開了該砷吸附材料的復性回用方法。本發明專利技術快捷、簡便、環保。

Preparation of arsenic adsorption material and renaturation and reuse method thereof

The invention relates to a preparation method for arsenic adsorption materials, the method comprises the following steps: the preparation of seed culture medium; the preparation of bioconversion medium; the preparation of the preparation of solid reserve; soft agar; the will of Acidithiobacillus ferrooxidans DLC 5 bacteria and soft agar mixture at room temperature the solidification of Thiobacillus ferrooxidans DLC 5 6 strain; strain activation: Thiobacillus ferrooxidans DLC 5 inoculation to a flask containing seed medium cultured, the activation of culture liquid;, biotransformation: strain activation liquid inoculated flask culture medium containing the biotransformation of oscillation the culture medium; therefore added in the culture medium of solid spare stirring, ultrasonic treatment, that is, colloidal solution; colloidal solution into ethanol, and get the flocculent Precipitation, flocculation, precipitation, drying and grinding of arsenic adsorption material. The invention also discloses a method for recovering and reusing the arsenic adsorbing material. The invention is quick, convenient and environmental friendly.

【技術實現步驟摘要】
一種砷吸附材料的制備及其復性回用方法
本專利技術涉及環境科學領域，尤其涉及一種砷吸附材料的制備及其復性回用方法。
技術介紹
施威特曼石，其化學式可表示為Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x，是一種結晶度較差的次生輕基硫酸鹽高鐵礦物。該礦物形成與嗜酸菌的作用密切相關，同時大量研究表明，施威特曼石對重(類)金屬離子有吸附及共沉淀作用，能促使一些有毒元素自然鈍化。施威特曼石結構內的SO42-是以二齒雙核形式與Fe配位殼層進行絡合，同時礦物表面吸附有大量對其結構起穩定作用的SO42-，因此與Fe配位能力更強的陰離子，如：AsO43-，可取代SO42-。施威特曼石這種特性，使其環境科學領域具有重要的應用前景。自然界中存在的極端嗜酸微生物——嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans)與黃鐵礦的微生物氧化作用密切相關，施威特曼石是該菌的代謝產物之一。通過微生物轉化法，可以得到高比表面積、介孔構造、顆粒均一、分散性好的施威特曼石材料。同時使用生物法制備新材料和生物復性的方法進行再生，具有環境友好，安全性高，無二次污染，成本低等優點，成為一種具有極大應用潛力的含砷水處理技術。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種快捷、簡便、環保的砷吸附材料的制備。本專利技術所要解決的另一個技術問題是提供該砷吸附材料的復性回用方法。為解決上述問題，本專利技術所述的一種砷吸附材料的制備方法，包括以下步驟：⑴將a液與b液按7：3的體積比混合，即得種子培養基；其中所述a液是指將硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10g、磷酸氫二鉀0.50g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.5~1.9所得的溶液；所述b液是指硫酸亞鐵44.70g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑵將A液與B液按7：3的體積比混合，即得生物轉化培養基；其中所述A液是指硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10~0.20g、磷酸氫二鉀0.50~1.00g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.9~2.9后加入0.20~5.00g殼聚糖攪拌使其溶解所得的溶液；所述B液是指硫酸亞鐵50.00~100.00g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑶將0.10~2.00g納米ZrO2與0.10~3.00g十二烷基苯磺酸鈉混合后，加入100mL去離子水，在20~40℃下攪拌4~8h后，得到沉淀物，該沉淀物經無水乙醇清洗后，于50~60℃下烘干，即得備用固體；⑷在1.00~2.00g瓊脂糖中加入100mL蒸餾水，煮沸使其溶解，待降溫至50~60℃時，即得軟瓊脂糖培養基；⑸將在0℃下保存的穩定期嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5（AcidithiobacillusferrooxidansDLC-5）菌液按7：3的體積比與所述軟瓊脂糖培養基混合，常溫凝固，即得氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種，該氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種保存在2~4℃；所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5在中國典型培養物保藏中心的保藏編號為CCTCCNO：M2014362（保藏單位地址：中國.武漢.武漢大學；保藏日期：2014年07月28日）；⑹菌種活化：將所述氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種按8~12%的接種量接種至裝有含有所述種子培養基的搖瓶中，并置于恒溫振蕩器上，在25~35℃條件下以100~200r/min的速率進行振蕩培養60~84h，即得菌種活化液；所述種子培養基在所述搖瓶中的裝瓶量為40~60%；⑺生物轉化：將所述菌種活化液按15~25%的接種量接種至含有所述生物轉化培養基的搖瓶中，并置于恒溫振蕩器上，在25~35℃條件下以100~200r/min的速率進行振蕩培養30~50h，即得培養液；所述生物轉化培養基在所述搖瓶中的裝瓶量為40~60%；⑻在所述培養液中加入所述備用固體，所得混合物在25~35℃下攪拌1~2h后，經超聲處理10~20min，即得高分散的膠體溶液；⑼將所述膠體溶液倒入其體積1~4倍的無水乙醇中，得到絮狀沉淀；所述絮狀沉淀用去離子水與無水乙醇交替清洗至濾液無色后，在溫度為60~80℃的條件下真空干燥至恒重，并研磨至細度為150~200目，即得砷吸附材料。如上所述的一種砷吸附材料的制備方法所獲得的砷吸附材料的復性回用方法，其特征在于：該砷吸附材料作為填充材料填充至吸附柱后，經0.01~0.2M的硫酸水溶液洗脫后，采用所述菌種活化液進行復性即可。如上所述的一種砷吸附材料的制備方法所獲得的砷吸附材料的應用，其特征在于：該砷吸附材料作為填充材料填充至吸附柱后，對pH值為7~10的含砷離子污水進行砷處理；所述含砷離子是指亞砷酸離子、砷酸離子、砷酸酐中的一種或多種。本專利技術與現有技術相比具有以下優點：1、本專利技術采用生物轉化法代替化學法，有效解決了化學法制備施威特曼石的比表面積小，顆粒大，吸附效果不佳等缺點，砷吸附率可達到90%以上。2、本專利技術采用生物解吸作用，將吸附材料復性，同時回收金屬。3、本專利技術制備方便、簡捷，具有更高的生物安全性，對施威特曼石在污水處理領域更廣泛的應用提供了基礎。具體實施方式實施例1一種砷吸附材料的制備方法，包括以下步驟：⑴將a液與b液按7mL：3mL的體積比混合，即得種子培養基。其中a液是指將硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10g、磷酸氫二鉀0.50g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.7所得的溶液；b液是指硫酸亞鐵44.70g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液。⑵將A液與B液按7mL：3mL的體積比混合，即得生物轉化培養基。其中A液是指硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10g、磷酸氫二鉀0.50g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至2.5后加入0.70g殼聚糖攪拌使其溶解所得的溶液；B液是指硫酸亞鐵56.00g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液。⑶將0.17g納米ZrO2與0.53g十二烷基苯磺酸鈉混合后，加入100mL去離子水，在40℃下攪拌4h后，得到沉淀物，該沉淀物經無水乙醇清洗后，于60℃下烘干，即得備用固體。⑷在2.00g瓊脂糖中加入100mL蒸餾水，煮沸使其溶解，待降溫至60℃時，即得軟瓊脂糖培養基。⑸將在0℃下保存的穩定期嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5（AcidithiobacillusferrooxidansDLC-5；嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5在中國典型培養物保藏中心的保藏編號為CCTCCNO：M2014362，保藏單位地址：中國.武漢.武漢大學；保藏日期：2014年07月28日）菌液按7mL：3mL的體積比與軟瓊脂糖培養基混合，常溫凝固，即得氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種，該氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種保存在2~4℃。⑹菌種活化：將氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種按10%的接種量接種至裝有含有種子培養基的搖瓶中，并置于恒溫振蕩器上，在25℃條件下以100r/min的速率進行振蕩培養72h，即得菌種活化液；種子培養基在搖瓶中的裝瓶量為60%。⑺生物轉化：將菌種活化液按20%的接種量接種至含有生物轉化培養基的搖瓶中，并置于恒溫振蕩器上，在25℃條件下以150r/min的速率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種砷吸附材料的制備方法，包括以下步驟：⑴將a液與b液按7：3的體積比混合，即得種子培養基；其中所述a液是指將硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10g、磷酸氫二鉀0.50g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.5~1.9所得的溶液；所述b液是指硫酸亞鐵44.70g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑵將A液與B液按7：3的體積比混合，即得生物轉化培養基；其中所述A液是指硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10~0.20g、磷酸氫二鉀0.50~1.00g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.9~2.9后加入0.20~5.00g殼聚糖攪拌使其溶解所得的溶液；所述B液是指硫酸亞鐵50.00~100.00g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑶將0.10~2.00g納米ZrO

【技術特征摘要】
1.一種砷吸附材料的制備方法，包括以下步驟：⑴將a液與b液按7：3的體積比混合，即得種子培養基；其中所述a液是指將硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10g、磷酸氫二鉀0.50g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.5~1.9所得的溶液；所述b液是指硫酸亞鐵44.70g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑵將A液與B液按7：3的體積比混合，即得生物轉化培養基；其中所述A液是指硫酸銨3.00g、氯化鉀0.10~0.20g、磷酸氫二鉀0.50~1.00g、硫酸鎂0.50g、硝酸鈣0.01g溶解于700mL蒸餾水中，并用濃硫酸調整pH值至1.9~2.9后加入0.20~5.00g殼聚糖攪拌使其溶解所得的溶液；所述B液是指硫酸亞鐵50.00~100.00g溶解于300mL蒸餾水中所得的溶液；⑶將0.10~2.00g納米ZrO2與0.10~3.00g十二烷基苯磺酸鈉混合后，加入100mL去離子水，在20~40℃下攪拌4~8h后，得到沉淀物，該沉淀物經無水乙醇清洗后，于50~60℃下烘干，即得備用固體；⑷在1.00~2.00g瓊脂糖中加入100mL蒸餾水，煮沸使其溶解，待降溫至50~60℃時，即得軟瓊脂糖培養基；⑸將在0℃下保存的穩定期嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5（AcidithiobacillusferrooxidansDLC-5）菌液按7：3的體積比與所述軟瓊脂糖培養基混合，常溫凝固，即得氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種，該氧化亞鐵硫桿菌DLC-5菌種保存在2~4℃；所述嗜酸氧化亞鐵硫桿菌DLC-5在中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳朋，王寧波，王一青，李素岳，路廣通，
申請(專利權)人：蘭州大學，
類型：發明
國別省市：甘肅,62