專利名稱：一種去除天然水體中鈦離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除天然水體中鈦離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用啤酒酵母菌負(fù)載在牛皮膠原纖維上制得的一種新型的材料，屬于水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦，是一種稀有金屬，它的危害還不為人們所熟知，因此也未受到重視。研究證實(shí)，飲用含鈦離子過高的水，將導(dǎo)致人體中毒，鈦會(huì)損害肺部，產(chǎn)生纖維肉瘤。因此，對(duì)鈦離子的檢測在環(huán)境保護(hù)和人體健康方面，具有很重要的意義。世界衛(wèi)生組織的研究表明，人體每天 許攝入的鈦不能超過300ug。目前用于去除天然水體中鈦離子的方法主要有沉淀法、溶劑萃取法和鹽析法。沉淀法具有技術(shù)成熟、投資少、處理成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、管理方便、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是含銅廢水的常規(guī)處理方法，但是處理后會(huì)產(chǎn)生含銅污泥，若污泥沒有得到妥善的處理還會(huì)產(chǎn)生二次污染。溶劑萃取法雖然操作簡單，成本不高，但去除鈦離子的效率不高，因此此方法已被逐漸淘汰。鹽析法與萃取法相似，雖然簡單方便，但是這種方法適合用于初步的水處理，對(duì)于深層次的處理幾乎沒有效果。吸附法作為一種公認(rèn)的、有效而經(jīng)經(jīng)濟(jì)的污水凈化方法，近年來受到人們的廣泛關(guān)注。本發(fā)明與傳統(tǒng)的吸附法去除鈦離子的方法相比，具有材料可再生利用、循環(huán)使用、材料易得、無二次污染等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的綜合利用，保護(hù)了環(huán)境，拓寬了水吸附處理過程中復(fù)合材料的選擇范圍，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的技術(shù)在吸附材料再生利用和循環(huán)利用方面的不足，提供了一種去除天然水體中的鈦離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法。本發(fā)明是一種新型的復(fù)合吸附材料，具有吸附效率高，操作簡單，成本低，回收利用率大，且可以再生，無二次污染等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
(1)取15 20g廢棄的牛皮進(jìn)行清洗，加入20 25g20%NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次。然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8 5. O ;
(3)最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分<10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維；
(4)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，取出靜置30 40min棄上層液體,用水反復(fù)洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體,干燥備用；
(5)將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸餾水沖洗直至pH不在降低，干燥后將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至干，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。本發(fā)明的原理是啤酒酵母菌表面富含羧基、氨基、羥基等官能團(tuán)，能通過和金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而達(dá)到吸附去除鈦離子的目的。牛皮膠原纖維富含羥基、羧基和肽鍵，對(duì)金屬離子具有專一的吸附性，而且吸附容量大，這兩者的結(jié)合可以達(dá)到更好的吸附水平。本發(fā)明的具體應(yīng)用方法為在室溫下，取pH = 6 7，濃度為7 0mg/L的含鈦離子的污水150ml,在污水中加入15g啤酒酵母菌-牛皮膠原纖維復(fù)合吸附材料,吸附45min后，測得污水中鈦離子濃度小于300ug/L,去除率可達(dá)99. 9%以上。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明具有良好的吸附特性，吸附速率快，無溫度要求，吸附容量大，可直接在中性水溶液中實(shí)現(xiàn)吸附；
(2)本發(fā)明的原材料豐富，容易獲取，而且本發(fā)明經(jīng)低熱可灰化，既可治理環(huán)境污染，又可以以廢治廢，并提高了二次資源的綜合利用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
(1)取15 20g廢棄的牛皮進(jìn)行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次。然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)pH至48 5. O ;
(3)最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分<10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維；
(4)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，
取出靜置
30 40min棄上層液體,用水反復(fù)洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體，干燥備用
(5)將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸餾水沖洗直至pH不在降低，干燥后將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至于，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。實(shí)例I
取15g廢棄的牛皮進(jìn)行清洗、加入20g20% NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的。用皮重I. 5倍的O. 14%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次。然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)PH至4. 8。最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分< 10%，研磨過篩得粒度為10目的膠原纖維。取IOg啤酒廢酵母菌，加入IOOml小，35°C水浴振蕩30min，取出靜置30min棄上層液體，用水反復(fù)洗滌3次，用無水乙醇洗滌I次，再用水洗2次，收集菌體,干燥備用。將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡Ih后，用蒸餾水沖洗直至pH不在降低，干燥后將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至于，再于50°C干燥Ih ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于50°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。實(shí)例2
取20g廢棄的牛皮進(jìn)行清洗、加入25g20% NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的。用皮重I. 5倍的O. 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次。然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)PH至5. O。最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分< 10%，研磨過篩得粒度為20目的膠原纖維。取15g啤酒廢酵母菌，力口入150ml水,40°C水浴振蕩40min,取出靜置40min棄上層液體,用水反復(fù)洗漆4次,用無水乙醇洗滌2次，再用水洗3次，收集菌體，干燥備用，將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡2h后， 用蒸餾水沖洗直至PH不在降低，干燥后將牛皮膠纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至于，再于60°C干燥2h ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于60°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。實(shí)例3
取18g廢棄的牛皮進(jìn)行清先、加入23g20% NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的。用皮重I. 5倍的O. 15%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次。然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)PH至4. 9。最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分彡10%，研磨過篩得粒度為10 20目的膠原纖維。取13g啤酒廢酵母菌，加入120ml水，38° C水浴振蕩35min，取出靜置35min棄上層液體，用水反復(fù)洗滌4次，用無水乙醇洗滌I次，再用水洗3次，收集菌體，干燥備用。將牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡2h后，用蒸餾水沖洗直至pH不在降低，干燥后將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至于，再于55°C干燥Ih ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液PH為中性，最后于55°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。
權(quán)利要求
1.一種去除天然水體中鈦離子的復(fù)合吸附材料，其特征在于該復(fù)命吸附材料是將啤酒酵母菌吸附在牛皮膠原纖維上知得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述是一種去除天然水體中鈦離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于牛皮膠原纖維的制備方法 (1)取15 20g廢棄的牛皮進(jìn)行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液進(jìn)行堿處理，再進(jìn)行剖皮、10%的HCl脫堿，達(dá)到除去非膠原質(zhì)的目的； (2)用皮重I.5倍的O. 14% 16%的醋酸水溶液脫除皮中的礦物質(zhì)，重復(fù)三次，然后用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8 5. O ; (3)最后用無水乙醇進(jìn)行脫水，然后減壓干燥至水分<10%，研磨過篩得粒度10 20 I I的膠原纖維。
3.權(quán)利要求I所逑的一種去除天然水體中鈦離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于啤酒酵母菌負(fù)載在牛皮膠原纖維上的方法 (1)取10 15g啤酒廢酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振蕩30 40min，取出靜置30 40min棄上層液體,用水反復(fù)洗滌3 4次,用無水乙醇洗滌I 2次,再用水洗2 3次，收集菌體,干燥備用 (2)將用牛皮膠原纖維用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸鎦水沖洗直至pH不在降低，干燥后將牛皮膠原纖維和酵母菌水溶液均勻混合，并水浴至干，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纖維，再用蒸鎦水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的復(fù)合吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保行業(yè)水處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用啤酒酵母菌負(fù)載在牛皮膠原纖維上制得的新型的復(fù)合吸附材料來去除天然水體中的鈦離子的制備方法。本發(fā)明首先利用氫氧化鈉、鹽酸、醋酸和乙醇將廢棄的牛皮制作成牛皮膠原纖維，然后通過共混、攪拌將啤酒酵母菌負(fù)載在牛皮膠原纖維上，最后通過離心脫水和真空干燥后制得一種新型的復(fù)合吸附材料。本發(fā)明對(duì)鈦離子具有的有益的選擇吸附性能且有可再生利用、操作簡單、無二次污染、廉價(jià)高效等特點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡單，成本低，效率高，有利于環(huán)保，在水處理領(lǐng)域有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102872806SQ20121032211
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 陳蓉蓉, 雷思宇 申請(qǐng)人:常州大學(xué)