[0027] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法,若无特指,均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
[0028] 实施例1
[0029] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂,包括小球藻、磁性Fe3O4纳米粒子、魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维。所述改性碳纤维和魔芋葡甘聚糖的质量比为1:7。其制备方法包括以下步骤:
[0030] (1)将微藻接种在BG11培养基中,在温度为25℃、震荡频率为160rpm、光照条件100‑2 ‑1 7μmolm s 的条件下培养至浓度为6.5×10个/mL;
[0031] (2)向培养基中加入磁性Fe3O4纳米粒子,每升藻液中添加0.2g磁性Fe3O4纳米粒子,恒温震荡3天,得微藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物溶液;
[0032] (3)向聚合物溶液加入魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维混合均匀,得混合液,混合液中魔芋葡甘聚糖的浓度为2.5wt%;将混合液进行真空干燥,得磁性微藻生物吸附絮凝剂。
[0033] 其中,所述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤:
[0034] a.羧基化改性:以石墨为阴极,碳纤维为阳极,以浓度为5wt%的碳酸铵为电解液,在电流强度为0.8A的条件下氧化90s,得到羧基化改性的碳纤维;
[0035] b.酰氯化改性:将羧基化改性的碳纤维加入SOCl2和N,N‑二甲基甲酰胺的混合液中,每克羧基化改性的碳纤维需要33mL的SOCl2和0.3mL的N,N‑二甲基甲酰胺,在70℃搅拌25h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得酰氯化改性的碳纤维;
[0036] c.氨基改性:将酰氯化改性的碳纤维加入乙二胺中,每克酰氯化改性的碳纤维需要30mL乙二胺,在110℃条件下反应72h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得氨基改性的碳纤维。
[0037] 磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法为:用FeCl3、FeSO4和盐酸配制酸性铁盐溶液,使Fe3+ 2+、 Fe 和HCl的摩尔比为2.5:1:1,将铁盐溶液滴加到质量分数为25%的氨水中,铁盐溶液和氨水的体积比为1:5,搅拌均匀,待产物颜色变棕色后,静置沉淀并进行磁力分离,将多余的液体倒去,用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗3次,过滤获得Fe3O4,真空冷冻干燥
54h,制得磁性Fe3O4纳米粒子。
[0038] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂吸附废水中铬的方法,具体为:将磁性微藻生物吸附絮凝剂加入含铬废水中,每升废水中加入磁性微藻生物吸附絮凝剂25g,在pH为9、温度为32℃、废水中总铬浓度为25mg/L、震荡频率为180rpm的条件下吸附80min。吸附完成后对废水中的微藻生物吸附剂进行快速磁力分离,采用原子吸收分光光度法测定废水中总铬浓度,计算去除率。
[0039] 实施例2
[0040] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂,包括栅藻、磁性Fe3O4纳米粒子、魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维。所述改性碳纤维和魔芋葡甘聚糖的质量比为1:6。其制备方法包括以下步骤:
[0041] (1)将微藻接种在BG11培养基中,在温度为30℃、震荡频率为220rpm、光照条件150‑2 ‑1 7μmolm s 的条件下培养至浓度为8×10个/mL;
[0042] (2)向培养基中加入磁性Fe3O4纳米粒子,每升藻液中添加0.3g磁性Fe3O4纳米粒子,恒温震荡4天,得微藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物溶液;
[0043] (3)向聚合物溶液加入魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维混合均匀,得混合液,混合液中魔芋葡甘聚糖的浓度为3wt%;将混合液进行真空干燥,得磁性微藻生物吸附絮凝剂。
[0044] 其中,所述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤:
[0045] a.羧基化改性:以石墨为阴极,碳纤维为阳极,以浓度为7wt%的碳酸铵为电解液,在电流强度为0.6A的条件下氧化120s,得到羧基化改性的碳纤维;
[0046] b.酰氯化改性:将羧基化改性的碳纤维加入SOCl2和N,N‑二甲基甲酰胺的混合液中,每克羧基化改性的碳纤维需要35mL的SOCl2和0.5mL的N,N‑二甲基甲酰胺,在65℃搅拌30h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得酰氯化改性的碳纤维;
[0047] c.氨基改性:将酰氯化改性的碳纤维加入乙二胺中,每克酰氯化改性的碳纤维需要35mL乙二胺,在100℃条件下反应75h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得氨基改性的碳纤维。
[0048] 磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法为:用FeCl3、FeSO4和盐酸配制酸性铁盐溶液,使Fe3+ 2+、 Fe 和HCl的摩尔比为3:1:1,将铁盐溶液滴加到质量分数为30%的氨水中,铁盐溶液和氨水的体积比为1:6,搅拌均匀,待产物颜色变棕色后,静置沉淀并进行磁力分离,将多余的液体倒去,用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗4次,过滤获得Fe3O4,真空冷冻干燥
72h,制得磁性Fe3O4纳米粒子。
[0049] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂吸附废水中铬的方法,具体为:将磁性微藻生物吸附絮凝剂加入含铬废水中,每升废水中加入磁性微藻生物吸附絮凝剂30g,在pH为10.0、温度为 35℃、废水中总铬浓度为40mg/L、震荡频率为200rpm的条件下吸附120min。吸附完成后对废水中的微藻生物吸附剂进行快速磁力分离,采用原子吸收分光光度法测定废水中总铬浓度,计算去除率。
[0050] 实施例3
[0051] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂,包括葡萄藻、磁性Fe3O4纳米粒子、魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维。所述改性碳纤维和魔芋葡甘聚糖的质量比为1:8。其制备方法包括以下步骤:
[0052] (1)将微藻接种在BG11培养基中,在温度为20℃、震荡频率为100rpm、光照条件50μ‑2 ‑1 7molm s 的条件下培养至浓度为5×10个/mL;
[0053] (2)向培养基中加入磁性Fe3O4纳米粒子,每升藻液中添加0.1g磁性Fe3O4纳米粒子,恒温震荡2天,得微藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物溶液;
[0054] (3)向聚合物溶液加入魔芋葡甘聚糖和改性碳纤维混合均匀,得混合液,混合液中魔芋葡甘聚糖的浓度为2wt%;将混合液进行真空干燥,得磁性微藻生物吸附絮凝剂。其中,所述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤:
[0055] a.羧基化改性:以石墨为阴极,碳纤维为阳极,以浓度为3wt%的碳酸铵为电解液,在电流强度为1A的条件下氧化60s,得到羧基化改性的碳纤维;
[0056] b.酰氯化改性:将羧基化改性的碳纤维加入SOCl2和N,N‑二甲基甲酰胺的混合液中,每克羧基化改性的碳纤维需要30mL的SOCl2和0.1mL的N,N‑二甲基甲酰胺,在75℃搅拌20h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得酰氯化改性的碳纤维;
[0057] c.氨基改性:将酰氯化改性的碳纤维加入乙二胺中,每克酰氯化改性的碳纤维需要25mL乙二胺,在120℃条件下反应70h,冷却后在惰性气氛下用无水四氢呋喃洗涤过滤,烘干得氨基改性的碳纤维。
[0058] 磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法为:用FeCl3、FeSO4和盐酸配制酸性铁盐溶液,使Fe3+ 2+、 Fe 和HCl的摩尔比为2:1:1,将铁盐溶液滴加到质量分数为20%的氨水中,铁盐溶液和氨水的体积比为1:4,搅拌均匀,待产物颜色变棕色后,静置沉淀并进行磁力分离,将多余的液体倒去,用磁铁吸住底部的沉淀并加入蒸馏水清洗3次,过滤获得Fe3O4,真空冷冻干燥
36h,制得磁性Fe3O4纳米粒子。
[0059] 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂吸附废水中铬的方法,具体为:将磁性微藻生物吸附絮凝剂加入含铬废水中,每升废水中加入磁性微藻生物吸附絮凝剂20g,在pH为8.5、温度为 30℃、废水中总铬浓度为25mg/L、震荡频率为150rpm的条件下吸附30min。吸附完成后对废水中的微藻生物吸附剂进行快速磁力分离,采用原子吸收分光光度法测定废水中总铬浓度,计算去除率。
[0060] 对比例1
[0061] 对比例1与实施例1的不同之处在于:采用悬浮的小球藻进行废水中铬的吸附,小球藻的加入量与磁性微藻生物吸附絮凝剂的加入量相同。其他均与实施例1相同。
[0062] 对比例2
[0063] 对比例2与实施例2的不同之处在于:采用悬浮的栅藻进行废水中铬的吸附,栅藻的加入量与磁性微藻生物吸附絮凝剂的加入量相同。其他均与实施例2相同。
[0064] 对比例3
[0065] 对比例3与实施例1的不同之处在于:采用悬浮的葡萄藻进行废水中铬的吸附,葡萄藻的加入量与磁性微藻生物吸附絮凝剂的加入量相同。其他均与实施例1相同。
[0066] 对比例4
[0067] 对比例4与实施例1的不同之处在于:采用魔芋葡甘聚糖包埋的小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物进行废水中铬的吸附,魔芋葡甘聚糖包埋的小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物的加入量与磁性微藻生物吸附絮凝剂的加入量相同。其他均与实施例1相同。
[0068] 对比例5
[0069] 对比例5与实施例1的不同之处在于:采用小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物进行废水中铬的吸附,小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物的加入量与磁性微藻生物吸附絮凝剂的加入量相同。其他均与实施例1相同。
[0070] 实施例1~3和对比例1~3中铬的去除率如表1所示。
[0071] 表1
[0072]
[0073] 由表1中数据可见磁性微藻生物吸附絮凝剂相比于悬浮微藻取得了明显更高的废水中铬的去除率,且通过魔芋葡甘聚糖包埋固定并通过改性碳纤维加强以后明显提高了微藻在重金属去除方面的稳定性,在pH值8.5~10的范围内均取得了很好的铬吸附去除效果。当利用小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物进行废水中铬的吸附时,虽能有利于小球藻的回收,但对废水中铬的吸附能力并无明显的增强。当仅以魔芋葡甘聚糖包埋的小球藻与磁性Fe3O4纳米粒子的聚合物进行废水中铬的吸附时,虽能在一定程度上增强小球藻吸附废水中铬的能力,但与实施例1相比,其对废水中铬的吸附量存在非常明显的差距。
[0074] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。