一种低浓度重金属废水吸附剂配方及制备方法

本发明涉及重金属废水处理领域，提供了一种低浓度重金属废水吸附剂配方及制备方法。

背景技术：

1、随着工业化和城市化进程的加快，重金属废水已成为一个严重的环境问题。这些废水通常含有低浓度的重金属，对环境和人类健康构成潜在威胁。传统的处理方法，如化学沉淀、离子交换和膜过滤等，存在成本高、效率低和可能产生二次污染等问题。因此，开发一种高效、经济且环保的重金属废水处理方法具有重要意义。

2、食用菌废弃物，如平菇、金针菇和毛木耳的废弃物，已被研究作为一种潜在的生物吸附剂。这些废弃物通常富含多糖、蛋白质和其他生物大分子，能够有效吸附重金属离子。然而，单独使用食用菌废弃物作为吸附剂可能存在吸附容量有限、机械强度低和重复使用性差等问题。

3、现有技术pva-sa小球的包埋剂，作为一种凝胶状的包埋物质，没有很好的稳固结构，容易在水流的冲刷下结构破损，反而是对水的污染源，此外，其所固定的细胞数量受pva-sa载体种类及表面积的限制，吸附载体和吸附效率也受到限制。因此，本发明增加坡缕石粉，提高吸附小球的结构稳定性，从而达到了在吸附流动相中保持稳定的机械性能，提高小球回收重复使用的次数的作用。此外，坡缕石粉的加入可以有效改善这pva-sa载体种类限制问题，提高孔隙率，同时提高水的可接触性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决pva-sa载体的机械强度不足，结构不稳定，容易在水流的冲刷下结构破损，反而是对水的污染源，孔隙率不够的问题。

2、为了实现上述目的本发明采用以下技术方案：

3、一种低浓度重金属废水吸附剂配方，其配方按重量百分比计，主要组成为：

4、聚乙烯醇，简称pva占8％；

5、海藻酸钠，简称sa占1％；

6、氯化钙占2％；

7、微生物菌粉占3％；

8、坡缕石粉占2％。

9、所述的吸附剂配方，菌粉通过食用菌废弃物吸附剂按比例混合制备得到，具体为：平菇废弃物干粉占1 0％，金针菇废弃物干粉占60％，毛木耳废弃物干粉占30％。

10、本发明还提供了一种低浓度重金属废水吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤a、将食用菌废弃物吸附剂按比例混合，60℃烘干后粉碎过60目筛得到菌粉，按照菌粉与坡缕石粉3∶2的重量比例，将菌粉加入坡缕石粉中，混匀得到混合物a；

12、步骤b、制备包埋剂，其中包埋剂：

13、称取8g的pva和1g的sa，称取pva和sa，加入去离子水加热搅拌溶解，冷却至45～50℃，得到pva-sa溶液；

14、步骤c、取5g混合物a继续混合均匀，得到混合物b；

15、步骤d、用注射器将混合物b逐滴滴入浓度为2g/100ml的氯化钙的饱和硼酸溶液中，不断搅拌，氯化钙作为交联剂，与sa中的负电荷结合，形成离子交联，促使pva-sa溶液迅速凝胶化，形成稳定的水凝胶颗粒结构；

16、步骤e、静置固定24h-36h，洗净，烘箱中恒温50±2℃干燥至恒重，保持颗粒水分低于12％，得到最终的低浓度重金属废水吸附剂，静置固定优选36h。

17、所述制备方法，食用菌废弃物吸附剂按比例混合具体为：平菇废弃物干粉占10％，金针菇废弃物干粉占60％，毛木耳废弃物干粉占30％。

18、因为本发明采用上述技术手段，因此具备以下有益效果：

19、1、吸附剂需要具有一定的机械强度以保持结构完整，同时需要足够的孔隙率以提供有效的吸附表面。本发明通过调整pva-sa的比例和交联程度，以及菌粉和坡缕石粉的添加量，来平衡吸附剂的机械强度和孔隙率。得到具有适当机械强度和足够孔隙率的吸附剂，既保证了操作过程中的结构完整性，又提供了有效的吸附表面积。

20、2、优化吸附动力学：菌粉的加入，尤其是其多孔结构，有助于重金属离子快速扩散到吸附剂内部，缩短达到吸附平衡的时间。

21、3、环境友好和可重复使用：使用食用菌废弃物作为原料，不仅降低了成本，还增加了吸附剂的环境友好性。通过交联和凝胶化过程，吸附剂能够多次吸附和解吸重金属离子，保持其效能。

22、4、本发明将食用菌废弃物粉末包裹限制在一定范围内，使食用菌废弃物粉末可以被回收反复利用的方法。固定化后对微生物无毒；基质通透性好；物化稳定性好，机械强度高，抗微生物分解；沉淀分离性好；价格低廉，寿命长。

技术特征：

1.一种低浓度重金属废水吸附剂配方，其特征在于：其配方按重量百分比计，主要组成为：

2.根据权利要求1所述的一种低浓度重金属废水吸附剂配方，其特征在于，菌粉通过食用菌废弃物吸附剂按比例混合制备得到，具体为：平菇废弃物干粉占10％，金针菇废弃物干粉占60％，毛木耳废弃物干粉占30％。

3.一种低浓度重金属废水吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求2所述的一种低浓度重金属废水吸附剂的制备方法，其特征在于，食用菌废弃物吸附剂按比例混合具体为：平菇废弃物干粉占10％，金针菇废弃物干粉占60％，毛木耳废弃物干粉占30％。

技术总结本发明涉及重金属废水处理领域，提供了一种低浓度重金属废水吸附剂及其制备方法。该吸附剂以食用菌废弃物为主要原料，辅以聚乙烯醇、海藻酸钠等成分，通过特定的制备工艺，形成具有良好吸附性能和机械强度的水凝胶颗粒。这种吸附剂能有效吸附水中的低浓度重金属离子，如铜、镉、铅等，具有吸附效率高、环境友好、可重复使用等特点。实验结果表明，该吸附剂对5mg/L的铅去除效率达63％，对铜和镉的去除率分别为28.2％和24.6％，显示出优异的吸附性能。本发明不仅提供了一种高效的重金属废水处理方法，还实现了食用菌废弃物的资源化利用，具有显著的经济和环境效益。技术研发人员：李霞,王镧,邵秋莹受保护的技术使用者：中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4