专利名称：一种利用金针菇工厂化生产废菌包去除水溶液中重金属离子的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用生物材料去除水溶液中重金属离子的方法，具体涉及一种利 用金针菇工厂化生产过程中的废菌包作为生物吸附剂去除水溶液中的镉、铅、锰、镍、铜、锌 等重金属离子的方法。
背景技术：
如何治理重金属污染废水是当今环境保护工作面临的突出问题。目前在处理低浓 度的重金属废水方面，主要有化学沉淀法、离子交换法、化学氧化还原法、反渗透法、超过滤 法、活性炭吸附工艺等，其成本高、效率低、产生二次污染，再生能力弱，再生后吸附能力无 明显提高。生物吸附法作为一种新兴的处理技术，特别是在处理低浓度的重金属废水方面， 有着极为广阔的前景。与传统处理方法(化学沉淀法、离子交换法、化学氧化还原法、反渗 透法、超过滤法、活性炭吸附工艺等)相比，生物吸附法成本低、效率高、不产生二次污染， 再生能力强，再生后吸附能力无明显降低。真菌菌丝体表现出很强的吸附重金属的能力。毛木耳(Auriculariapolytricha)、 黄抱原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporiu)、红绒盖牛月干菌(Gomphidiusvi scidus)、 铆钉菇(Gomphidius viscidus)、丛枝菌根真菌(Glomus mosseae)等的菌丝体均能有效地 清除水溶液中的重金属。失活的工业发酵废料黑曲霉菌丝体对水溶液中的镍、钙、铁和铬有 很强的吸附能力。农业废材料，尤其是富含纤维素的，具有很强的生物吸附能力。米糠、秸 秆、麸皮、麦壳、花生壳、大豆壳、椰子壳、核桃壳、棉籽壳、废茶叶、玉米芯、甘蔗渣、苹果皮、 甜菜渣、向日葵茎、棉花秸等均已被尝试用于吸附重金属。食用菌工厂化生产已成为我国食用菌产业发展的方向。目前我国食用菌工厂化生 产品种主要是白色金针菇(Flammulina velutiper)，其生产量约占所有食用菌工厂化产品 的60%以上。一个日产5吨的白色金针菇工厂每天就可产生约5-6吨的废菌包，产出量是 巨大的。因此，废菌包的处理是一个亟需解决的问题。目前，金针菇工厂化生产废菌包主要 用来做肥料、饲料添加剂、沼气发酵原料或再用来种其它蘑菇，未见将其用作重金属离子生 物吸附剂的报道。工厂化生产金针菇只出一潮菇，废菌包里除包括发酵后的棉籽壳、麸皮和玉米芯 这些的培养料外，还含有大量的金针菇菌丝体，比表面积巨大，含有多种可键合重金属离子 的官能团，这些都使其作为生物吸附剂成为可能。开发废菌包重金属生物吸附剂的新用途，以处理含重金属废水，是“以废治废”， “变废为宝”，为含重金属废水的处理和废菌包的资源化利用提供了新的途径。此举兼顾了 环境和经济效益，将有广阔的应用前景！
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低，吸附效率高，工艺简单，操作方便的利用金针菇工厂化生产的废菌包去除水溶液中重金属离子的方法。本发明的目的可以通过如下措施来达到一种利用金针菇工厂化生产废菌包去除 水溶液中重金属离子的方法，其特征在于包括如下步骤(1)、将金针菇工厂化生产的废菌包自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至
恒重；(2)、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂 装于自封袋中；(3)、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；后装入盛有重金属 溶液的三角锥形瓶中，生物吸附剂用量6 10g/L，在23 27°C，100 150r/min条件下置 于恒温振荡器中振荡吸附3 釙。为了进一步实现本发明的目的，所述的金针菇工厂化生产的废菌包是指由棉籽 壳、麸皮、玉米芯按照1 ι 1比例，按料水比1 1.2 1.5加水混勻制成培养基，装袋， 常压湿热灭菌10-1池，冷却至室温，接种金针菇菌种，经35 45天的发菌及第一潮出菇过 程，采收金针菇后废弃的废菌包。本发明同已有技术相比可产生如下积极效果1、工厂化生产金针菇只出一潮菇，废菌包里除包括发酵后的棉籽壳、麸皮和玉米 芯这些培养料外，还含有大量的金针菇菌丝体，废菌包比表面积巨大，含有多种可键合重金 属离子的官能团，吸附效率高，经试验对水溶液中8 iaiig/L的镉和铅的去除率达95%以 上；对40 60mg/L的锰、镍、铜、锌的去除率分别为80 85%、65 70%、70 75%、75 80%。2、金针菇工厂化生产废菌包生物吸附剂，吸附效率高，工艺简单，操作方便，成本 低。3、该方法即拓宽了生物吸附剂的选择范围，又充分利用了农业生产废弃物——金 针菇工厂化生产废菌包，是“以废治废”，“变废为宝”。此举兼顾了环境和经济效益，将有广 阔的应用前景！
具体实施例方式下面对本发明的具体实施方式
作详细说明原料准备金针菇工厂化生产废菌包来自山东省高密市惠德农产品有限公司，是 指由棉籽壳、麸皮、玉米芯按照1 1 1比例，按料水比1 1.2 1.5加水混勻制成培 养基，装袋，常压湿热灭菌10-1池，冷却至室温，接种金针菇菌种，经35 45天的发菌及第 一潮出菇过程，采收金针菇后废弃的废菌包。来自其它厂家的金针菇废菌包，只要培养料成 分同上也可采用。实施例1 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装
于自封袋中。3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 3g废菌包颗粒装入盛有50ml、pH = 6、10mg/LCd(N0;3)2*4H20溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量为 6g/L，23°C，120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附4h。之后，高速离心，取上清液，上 清液中Cd2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。废菌包生物吸附剂对 Cd2+的去除率Re通过下式计算
(C -C )Re =K ° ‘ xl00%
Co式中，Re为重金属离子的去除率；Ctl为溶液中重金属离子的起始浓度(mg/L) ;Ce为 吸附平衡后上清液中重金属离子的浓度(mg/L)。经计算，本发明提供的重金属离子生物吸附剂——金针菇工厂化生产废菌包对水 溶液中10mg/L的镉的去除率达96. 5%。实施例2 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装
于自封袋中。3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 4g废菌包颗粒装 入盛有50ml、pH = 5、10mg/L Pb(NO3)2溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量为8g/L， 25°C，120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附池。之后，高速离心，取上清液，上清液 中1 2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。废菌包生物吸附剂对1 2+的 去除率Re通过下式计算
(C -C )Re = —- X100%C。式中，民为重金属离子的去除率；Ctl为溶液中重金属离子的起始浓度(mg/L) ;Ce为 吸附平衡后上清液中重金属离子的浓度(mg/L)。经计算，本发明提供的重金属离子生物吸附剂——金针菇工厂化生产废菌包对水 溶液中10mg/L的铅的去除率可达95. 9%。实施例3 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装
于自封袋中。3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 5g废菌包颗粒装 入盛有50ml、pH = 5、50mg/L MnSO4^H2O溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量为IOg/ L，250C，120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附证。之后，高速离心，取上清液，上清 液中Mn2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。废菌包生物吸附剂对Mn2+ 的去除率R6通过下式计算Ae = (C。；C')xlOO%
Co式中，Re为重金属离子的去除率；Ctl为溶液中重金属离子的起始浓度(mg/L) ;Ce为吸附平衡后上清液中重金属离子的浓度(mg/L)。经计算，本发明提供的重金属离子生物吸附剂——金针菇工厂化生产废菌包对水 溶液中50mg/L的锰的去除率为81. 2%。实施例4 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装
于自封袋中。3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 4g废菌包颗粒 装入盛有50ml、pH = 5、50mg/L NiSO4 · 6H20溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量为 8g/L,27°C,120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附4h，每个处理重复三次。之后，高 速离心，取上清液，上清液中Ni2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。废 菌包生物吸附剂对Ni2+的去除率R6通过下式计算Re =(C°~ xl00%
Co式中，Re为重金属离子的去除率；Ctl为溶液中重金属离子的起始浓度(mg/L) ;Ce为 吸附平衡后上清液中重金属离子的浓度(mg/L)。经计算，本发明提供的重金属离子生物吸 附剂——金针菇工厂化生产废菌包对水溶液中50mg/L的镍的去除率为68. %。实施例5 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装
于自封袋中。3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 45g废菌包颗粒 装入盛有50ml、pH = 5、50mg/L CuSO4 · 5H20溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量为 9g/L,25°C,120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附4h，每个处理重复三次。之后，高 速离心，取上清液，上清液中Cu2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。废 菌包生物吸附剂对Cu2+的去除率Re通过下式计算Re = (Co~C,)xlOO%
Co式中，Re为重金属离子的去除率；CO为溶液中重金属离子的起始浓度(mg/L) ；Ce 为吸附平衡后上清液中重金属离子的浓度(mg/L)。经计算，本发明提供的重金属离子生物吸附剂——金针菇工厂化生产废菌包对水 溶液中50mg/L的铜的去除率为72. 3%。实施例6 1、将金针菇工厂化生产废菌包先自然晒干，后放入55 65°C的干燥箱中烘至恒 重；2、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600 μ m的颗粒作为生物吸附剂装于自封袋中。
3、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h ；将0. 35g废菌包颗粒 装入盛有50ml、pH = 5、50mg/L ZnS04 · 7H20溶液的150ml三角锥形瓶中，即吸附剂用量 为7g/L，25°C，120r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附4h，每个处理重复三次。之后， 高速离心，取上清液，上清液中&ι2+的浓度用火焰原子吸收分光光度计(GBC932-AA)测定。 废菌包生物吸附剂对&ι2+的去除率Re通过下式计算
权利要求
1.一种利用金针菇工厂化生产废菌包去除水溶液中重金属离子的方法，其特征在于包 括如下步骤(1)、将金针菇工厂化生产的废菌包自然晒干，后放入阳 65°c的干燥箱中烘至恒重；(2)、将烘干的废菌包粉碎后过标准筛，获得425 600μ m的颗粒作为生物吸附剂装于 自封袋中；(3)、将上述生物吸附剂放入55 65°C干燥箱中烘20 30h；后装入盛有重金属溶液 的三角锥形瓶中，生物吸附剂用量6 10g/L，在23 27°C，100 150r/min条件下置于恒 温振荡器中振荡吸附3 釙。
2.根据权利要求1所述的一种利用金针菇工厂化生产废菌包去除水溶液中重金属离 子的方法，其特征在于所述的金针菇工厂化生产的废菌包是指由棉籽壳、麸皮、玉米芯按照 1:1: 1比例，按料水比1 1.2 1.5加水混勻制成培养基，装袋，常压湿热灭菌10-1浊， 冷却至室温，接种金针菇菌种，经35 45天的发菌及第一潮出菇过程，采收金针菇后废弃 的废菌包。
全文摘要
本发明涉及了一种利用金针菇工厂化生产废菌包去除水溶液中重金属离子的方法，其特征在于将金针菇工厂化生产废弃的菌包自然晒干，后烘至恒重；粉碎后过筛得425～600μm的颗粒作为生物吸附剂；称取一定量的生物吸附剂装入盛有重金属溶液的三角锥形瓶中，生物吸附剂用量为6～10g/L，在23～27℃，100～150r/min条件下置于恒温振荡器中振荡吸附3～5h，该吸附剂对水溶液中8～12mg/L的镉和铅的去除率达95以上；对40～60mg/L的锰、镍、铜、锌的去除率分别为80～85％、65～70％、70～75％、75～80％。本发明的生物吸附剂具有成本低，吸附效率高，工艺简单，操作方便的优点，将有广阔的应用前景。
文档编号C02F1/28GK102139934SQ20111002762
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者图力古尔, 李维焕, 程显好, 马天云, 高兴喜 申请人:鲁东大学