一种处理染料废水的生物吸附剂、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于染料废水处理技术领域，具体涉及一种处理染料废水的生物吸附剂、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]随着纺织、制革、塑料、造纸等行业的快速发展，染料的需求量日益增多，随之产生的染料废水对环境的危害也日益严重，染料废水引起的环境污染问题日益威胁着人们的生命健康和生活安全。
[0003]染料废水成分复杂，往往含多种有机染料及其中间体，色度深、毒性大、可生化性差、PH值波动大、组分变化大、浓度高，所以一直是工业废水处理的难题，一些染料废水还具有“致突变、致畸和致癌”作用。染料废水常用的处理方法有吸附法、混凝法、氧化法、生物处理法、膜分离法等，但是混凝法、氧化法、生物处理法、膜分离法处理染料废水的效率较低、处理成本较高，且易造成更难处理的二次污染。吸附法适用于对难生物降解的染料废水的脱色处理，但是传统的吸附方法存在成本高、操作复杂、投资大的缺点。
[0004]近年来，利用天然物质和农林废弃物作为吸附剂处理染料废水引起了人们的重视。生物质类材料是指农业生产及加工企业的副产物和余物，如核桃壳、蔗渣、香蕉皮、花生壳、茶叶废渣、甘蔗渣、杏仁壳、果渣、谷壳、大豆皮、玉米芯和秸杆等，此类材料表面粗糙、内部多孔，常常含有利于吸附的羟基、羧基、氨基等官能团，可以在一定程度上吸附处理染料废水。生物质材料的天然性质使得生物吸附剂具有价格低、产量大、可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点，同时生物废料的再利用是变废为宝，它不仅可以解决环境污染的问题，还可以提高自身的价值，达到“以废治废”的目的。
[0005]我国是食用菌种植大国，每年在收获或食用过程中会产生大量的食用菌废弃物，若不及时妥善处理，这些废弃物不仅影响食用菌的生长，又污染环境。竹笋是一种资源丰富、产量较高的可食用植物，近年来林地竹笋种植不断推广应用，每年产竹笋500万~600万吨，除40%鲜销外，其余均用于罐头笋和笋干的加工，在加工过程中，由于笋头和笋壳等粗糙纤维成分含量高被弃去不用，会产生大量的加工废弃物。我国东部、南部盛产柚子，大量柚子皮被丢弃，严重污染环境。由于柚子皮及白色絮状内层含丰富的纤维素、半纤维素、木质素、果胶和多糖等物质，常用来提取果胶，提取后会产生大量废弃物。我国是茶叶原产地和第一生产、消费大国，有上千年的饮茶历史，加工过程会产生大量茶叶废弃物，饮用过程中也会产生大量茶渣。如果这些副产物处理的不好，会造成资源浪费和环境污染，对人们的生产、生活和健康产生不利影响，并且造成生物质资源的浪费。所以，对加工废弃物的资源化利用的研究显得非常重要，利用生物质材料作为吸附剂处理染料废水具有重大的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种效果好、成本低廉、安全的处理染料废水的生物吸附剂、制备方法及其应用。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种处理染料废水的生物吸附剂，包含的原料及其含量为:食用菌废弃物35~40重量份，竹笋废弃物22~30重量份，柚子皮20~25重量份，茶叶渣5~12重量份。
[0008]本发明还提供了上述处理染料废水的生物吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
1)将35~40重量份的食用菌废弃物、22~30重量份的竹笋废弃物、20~25重量份的柚子皮、5~12重量份的茶叶渣用蒸馏水清洗干净，然后干燥、粉碎，过20~40目筛，得到生物质材料粗粉；
2)在步骤I)得到的生物质材料粗粉中加入浓度为0.5?5mol/L的碱溶液，搅拌36~48h，过滤得到活化产物；
3)将步骤2)得到的活化产物用蒸馏水洗至中性，干燥，加入浓度为0.5-0.8mol/L的柠檬酸溶液，浸泡12~18h，然后在70~75°C下搅拌3~5h，过滤得到改性产物；
4)将步骤3)得到的改性产物用蒸馏水洗至中性，干燥，然后加入体积分数为35~40%的醇溶液，浸泡24~48h，超声波辅助处理，过滤得到产物；
5)将步骤4)得到的产物用蒸馏水清洗至中性，干燥、粉碎即得处理染料废水的生物吸附剂。
[0009]优选的，所述步骤2)中碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾，所述生物质材料粗粉与碱溶液的质量体积比为10~50g/L。
[0010]优选的，所述步骤3)中活化产物与柠檬酸溶液的质量体积比为15~20g/L。
[0011]优选的，所述步骤4)中醇溶液为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的任意一种，所述改性产物与醇溶液的质量体积比为5~30g/L。
[0012]优选的，所述步骤4)中超声波辅助处理工艺条件为:超声频率20~30kHz，功率300~500W，时间 30~50min，重复 3 次，每次间隔 10~15min。
[0013]优选的，所述步骤5)中粉碎是经超微粉碎机粉碎，粉碎后生物吸附剂的粒径为10?75 μ mD
[0014]本发明还提供了上述处理染料废水的生物吸附剂的应用，包括以下步骤:配制浓度为0.05~lg/L的染料水溶液，加入所述生物吸附剂，然后进行振荡反应，过滤分离，完成对染料水溶液的吸附去除。
[0015]优选的，所述生物吸附剂加入量与染料溶液的质量体积比为5~15g/L。
[0016]优选的，所述振荡反应的条件为:振荡反应pH为2~10，振荡反应温度为20~50°C，振荡反应时间为4~6h，振荡反应转速为150~170rpm。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、生物吸附法是一种新型的绿色水处理方法，吸附剂较细菌类和藻类吸附剂而言，吸附粒径大，便于相分离操作，其分布广泛，来源稳定，且量大，安全无毒，原材料廉价，易得，可以大大降低废水处理的成本。
[0018]2、本发明的生物吸附剂主要原料为食用菌废弃物、竹笋废弃物、柚子皮和茶叶渣，其原料来源广、制备工艺简单、成本低廉，适于连续大规模的批量生产。
[0019]3、本发明采用超声波辅助处理，超声波可以增大物质分子运动频率和速度，改性产物中的一些易溶解出来的成分溶解速度更快，溶解更加完全，有效缩短溶解时间，增强溶解效果。
[0020]4、本发明采用超微粉碎技术，粉碎后生物吸附剂粒径小，比表面积大，与染料废水接触面积比较大，反应的位点多，具有优良的吸附效果。
[0021]5、本发明制备得到的处理染料废水的生物吸附剂具有吸附量大、染料去除率高等特点，且不产生二次污染物，是一种天然环保的生物吸附剂。本发明处理染料废水的方法操作工艺简单、处理效率高，不仅解决了环境污染的问题，还实现了废物资源化，达到了 “以废治废”的目的。
【具体实施方式】
[0022]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的阐述。
[0023]—种处理染料废水的生物吸附剂，包含的原料及其含量为:食用菌废弃物35~40重量份，竹笋废弃物22~30重量份，柚子皮20~25重量份，茶叶渣5~12重量份。
[0024]所述食用菌废弃物包括香菇、平菇、杏鲍菇、茶树菇、草菇、金针菇的根或棒，提取活性成分之后的香菇、平菇、杏鲍菇、茶树菇、草菇和加工过程中产生的香菇、平菇、杏鲍菇、茶树菇、草菇、金针菇的废弃物；食用菌是大型白腐菌类真菌，有较高的产漆酶能力，食用菌废弃物中不仅有大量的菌丝体还具有较高的漆酶活性，食用菌酶解作用的生物转化过程中产生了多种糖类、有机酸类和生物活性物质，这些物质具有吸附多种染料的能力。所述竹笋废弃物包括