专利名称：一种去除天然水体中钛离子的复合吸附材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种去除天然水体中钛离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用啤酒酵母菌负载在牛皮胶原纤维上制得的一种新型的材料，属于水净化处理领域。
背景技术：
钛，是一种稀有金属，它的危害还不为人们所熟知，因此也未受到重视。研究证实，饮用含钛离子过高的水，将导致人体中毒，钛会损害肺部，产生纤维肉瘤。因此，对钛离子的检测在环境保护和人体健康方面，具有很重要的意义。世界卫生组织的研究表明，人体每天 许摄入的钛不能超过300ug。目前用于去除天然水体中钛离子的方法主要有沉淀法、溶剂萃取法和盐析法。沉淀法具有技术成熟、投资少、处理成本低、适应性强、管理方便、自动化程度高等诸多优点，是含铜废水的常规处理方法，但是处理后会产生含铜污泥，若污泥没有得到妥善的处理还会产生二次污染。溶剂萃取法虽然操作简单，成本不高，但去除钛离子的效率不高，因此此方法已被逐渐淘汰。盐析法与萃取法相似，虽然简单方便，但是这种方法适合用于初步的水处理，对于深层次的处理几乎没有效果。吸附法作为一种公认的、有效而经经济的污水净化方法，近年来受到人们的广泛关注。本发明与传统的吸附法去除钛离子的方法相比，具有材料可再生利用、循环使用、材料易得、无二次污染等特点。实现了生活垃圾的综合利用，保护了环境，拓宽了水吸附处理过程中复合材料的选择范围，实现废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的技术在吸附材料再生利用和循环利用方面的不足，提供了一种去除天然水体中的钛离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明是一种新型的复合吸附材料，具有吸附效率高，操作简单，成本低，回收利用率大，且可以再生，无二次污染等特点。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
(1)取15 20g废弃的牛皮进行清洗，加入20 25g20%NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次。然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节pH至4. 8 5. O ;
(3)最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分<10%，研磨过筛得粒度为10 20目的胶原纤维；
(4)取10 15g啤酒废酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振荡30 40min，取出静置30 40min弃上层液体,用水反复洗涤3 4次,用无水乙醇洗涤I 2次,再用水洗2 3次，收集菌体,干燥备用；
(5)将牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸馏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将牛皮胶原纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至干，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。本发明的原理是啤酒酵母菌表面富含羧基、氨基、羟基等官能团，能通过和金属离子发生络合反应，从而达到吸附去除钛离子的目的。牛皮胶原纤维富含羟基、羧基和肽键，对金属离子具有专一的吸附性，而且吸附容量大，这两者的结合可以达到更好的吸附水平。本发明的具体应用方法为在室温下，取pH = 6 7，浓度为7 0mg/L的含钛离子的污水150ml,在污水中加入15g啤酒酵母菌-牛皮胶原纤维复合吸附材料,吸附45min后，测得污水中钛离子浓度小于300ug/L,去除率可达99. 9%以上。本发明的有益效果是
(1)本发明具有良好的吸附特性，吸附速率快，无温度要求，吸附容量大，可直接在中性水溶液中实现吸附；
(2)本发明的原材料丰富，容易获取，而且本发明经低热可灰化，既可治理环境污染，又可以以废治废，并提高了二次资源的综合利用。
具体实施例方式本发明的目的是通过以下技术方案实现的
(1)取15 20g废弃的牛皮进行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的；
(2)用皮重I.5倍的O. 14% O. 16%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次。然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节pH至48 5. O ;
(3)最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分<10%，研磨过筛得粒度为10 20目的胶原纤维；
(4)取10 15g啤酒废酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振荡30 40min，
取出静置
30 40min弃上层液体,用水反复洗涤3 4次,用无水乙醇洗涤I 2次,再用水洗2 3次，收集菌体，干燥备用
(5)将牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸馏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将牛皮胶原纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至于，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。实例I
取15g废弃的牛皮进行清洗、加入20g20% NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的。用皮重I. 5倍的O. 14%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次。然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节PH至4. 8。最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分< 10%，研磨过筛得粒度为10目的胶原纤维。取IOg啤酒废酵母菌，加入IOOml小，35°C水浴振荡30min，取出静置30min弃上层液体，用水反复洗涤3次，用无水乙醇洗涤I次，再用水洗2次，收集菌体,干燥备用。将牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡Ih后，用蒸馏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将牛皮胶原纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至于，再于50°C干燥Ih ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于50°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。实例2
取20g废弃的牛皮进行清洗、加入25g20% NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的。用皮重I. 5倍的O. 16%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次。然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节PH至5. O。最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分< 10%，研磨过筛得粒度为20目的胶原纤维。取15g啤酒废酵母菌，力口入150ml水,40°C水浴振荡40min,取出静置40min弃上层液体,用水反复洗漆4次,用无水乙醇洗涤2次，再用水洗3次，收集菌体，干燥备用，将牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡2h后， 用蒸馏水冲洗直至PH不在降低，干燥后将牛皮胶纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至于，再于60°C干燥2h ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于60°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。实例3
取18g废弃的牛皮进行清先、加入23g20% NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的。用皮重I. 5倍的O. 15%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次。然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节PH至4. 9。最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分彡10%，研磨过筛得粒度为10 20目的胶原纤维。取13g啤酒废酵母菌，加入120ml水，38° C水浴振荡35min，取出静置35min弃上层液体，用水反复洗涤4次，用无水乙醇洗涤I次，再用水洗3次，收集菌体，干燥备用。将牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡2h后，用蒸馏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将牛皮胶原纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至于，再于55°C干燥Ih ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液PH为中性，最后于55°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
权利要求
1.一种去除天然水体中钛离子的复合吸附材料，其特征在于该复命吸附材料是将啤酒酵母菌吸附在牛皮胶原纤维上知得。
2.根据权利要求I所述是一种去除天然水体中钛离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于牛皮胶原纤维的制备方法 (1)取15 20g废弃的牛皮进行清洗、加入20 25g20%NaOH溶液进行碱处理，再进行剖皮、10%的HCl脱碱，达到除去非胶原质的目的； (2)用皮重I.5倍的O. 14% 16%的醋酸水溶液脱除皮中的矿物质，重复三次，然后用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节pH至4. 8 5. O ; (3)最后用无水乙醇进行脱水，然后减压干燥至水分<10%，研磨过筛得粒度10 20 I I的胶原纤维。
3.权利要求I所逑的一种去除天然水体中钛离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于啤酒酵母菌负载在牛皮胶原纤维上的方法 (1)取10 15g啤酒废酵母菌，加入100 150ml水，35 40°C水浴振荡30 40min，取出静置30 40min弃上层液体,用水反复洗涤3 4次,用无水乙醇洗涤I 2次,再用水洗2 3次，收集菌体,干燥备用 (2)将用牛皮胶原纤维用HCl溶液浸泡I 2h后，用蒸镏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将牛皮胶原纤维和酵母菌水溶液均匀混合，并水浴至干，再于50 60°C干燥I 2h ;然后用NaOH溶液清洗纤维，再用蒸镏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于50 60°C烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。
全文摘要
本发明属于环保行业水处理领域，具体涉及一种利用啤酒酵母菌负载在牛皮胶原纤维上制得的新型的复合吸附材料来去除天然水体中的钛离子的制备方法。本发明首先利用氢氧化钠、盐酸、醋酸和乙醇将废弃的牛皮制作成牛皮胶原纤维，然后通过共混、搅拌将啤酒酵母菌负载在牛皮胶原纤维上，最后通过离心脱水和真空干燥后制得一种新型的复合吸附材料。本发明对钛离子具有的有益的选择吸附性能且有可再生利用、操作简单、无二次污染、廉价高效等特点。本发明工艺简单，成本低，效率高，有利于环保，在水处理领域有较高的经济和社会效益。
文档编号B01J20/30GK102872806SQ20121032211
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者雷春生, 陈蓉蓉, 雷思宇 申请人:常州大学