專利名稱：一種γ-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法
技術領域：
本發明涉及一種Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中重金屬銅離子的方法。
背景技術：
我國是一個水資源相對短缺和污染比較嚴重的國家。在這樣的環境條件下，節約用水、治理污水便成為我國勢在必行的重要決策。重金屬離子對環境污染及較難去除越來越引起重視，含銅廢水多源自金屬表面處理，金屬冶煉、加工等行業。最常見處理方法是硫化鈉沉淀法，缺點是堿消耗量大以及引入S2-造成二次污染；目前，污水處理的一般方法是絮凝技術，這是一種處理效率高、經濟又簡便的物化處理技術。其中聚丙烯酰胺(簡稱PAM) 及其衍生物是有機高分子絮凝劑的典型代表，雖然PAM本身并沒有毒性，但聚合單體丙烯酰胺不僅具有強烈的神經毒性，而且是強致癌物質，所以很多國家已經禁止或限量使用此類絮凝劑。因此，一種具有生物相容性、無毒副作用、性能優良，并能被微生物降解的天然高分子材料Y-聚谷氨酸便在眾多絮凝劑中脫穎而出。Y-聚谷氨酸(Poly Y -glutamic acid簡稱Y-PGA)是由芽孢桿菌屬 (Bacillus)的菌株生物合成的陰離子型多聚高分子氨基酸，本身在自然界能降解對人類和環境無毒無害；它是由D-型谷氨酸或L-型谷氨酸通過Y -酰胺鍵連接而成的。Y -PGA的結構中具有-COO—反應活性基團能吸附和富集水體中的污染物和重金屬，對水體起到凈化作用，但其自身具有水溶性，若將其直接投入污水處理中，將會隨水流失，并且可破壞其陰離子特性，從而很難保持其對金屬離子的吸附性能。Y-PGA具有很好的成膜性，火棉膠即膠棉即硝酸纖維素、乙醇和乙醚組成，液體呈透明膠狀，Y-PGA通過交聯劑與火棉膠成膜，用膜處理污廢水中得重金屬銅離子，達到各種用水標準。
發明內容
本發明克服現有問題，獲得高產Y -PGA的蠟狀芽孢桿菌所產的Y — PGA與火棉膠成膜，以火綿膠作為聚谷氨酸的載體，交聯后的膜對重金屬銅離子吸附性能的影響，最后通過響應面分析法得到各影響因子間的函數關系，并獲得在此條件下的最大吸附量，從而優化聚谷氨酸吸附劑吸附銅離子的吸附條件的一種Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法。實現上述目的，本發明采用如下技術一種Y -聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在制備火綿膠膜的同時加入聚谷氨酸，以濃度為O. 05—0. 15%的戊二醛溶液作為交聯劑，在38— 50°C的條件下交聯I. 5—2. 5h將聚谷氨酸與火綿膠相結合形成膜；(2)將步驟(I)中得到的膜放入初始濃度為90 — IlOmg/ L的銅離子溶液進行吸附，且吸附溫度為40— 52°C，吸附時間為60— 75min，pH為4一5. 5 ；
(3)將步驟(2)中已使用的Y-聚谷氨酸與火綿膠膜用0.3—O. 7mol/L的HCl溶液在16— 240C、150—210r/min的振蕩器中反應40— 50min對其進行解析，將脫附后的該膜取出，用去離子水洗凈，置于常溫下自然晾干，再循環使用。
通過采用上述方案，本發明提供一種成本低，可重復運用，效果好的新型的一種 Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法。本發明的進一步設置是步驟(I)中交聯劑戊二醛溶液的濃度為O. 1%，交聯溫度在44°C的條件下交聯2h ;步驟(2)中銅離子溶液初始濃度為100mg/L，吸附溫度為46°C， 吸附時間為67min, pH為4. 8 ;步驟(3)中用O. 5mol/L的HCl溶液在20°CU80r/min的振蕩器中反應45min對其進行解析，將脫附后的該膜取出，用去離子水洗凈，置于常溫下自然晾干2h，再循環使用。下面結合附圖對本發明作進一步描述。
圖I為谷氨酸標準曲線圖2為聚谷氨酸吸附銅離子標準曲線圖3為銅離子初始濃度對吸附量的影響圖4為吸附溫度對吸附量的影響圖5為溶液的pH對吸附量的影響圖6為吸附時間對吸附量的影響圖7為Y=f(Xl，X2)響應面圖8為Y=f(Xl，X3)響應面圖9為Y=f (X2, X3)響應面圖。
具體實施例方式I、Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜的制備(1) Y 一 PGA與火棉膠膜的制備取一定量的Y-聚谷氨酸溶于蒸餾水中，獲得聚谷氨酸水溶液。再取一定體積的該溶液于不同濃度的不同交聯劑中，配成一定濃度的聚谷氨酸-交聯劑混合溶液；方法一在棉膠液中加入一定量的該配制溶液，交聯2h后取出，用蒸餾水洗去表面的交聯劑，常溫晾干，作為吸附劑；方法二 將棉膠膜剝離后放入以上配制的溶液中交聯2h后取出，用清水洗去表面的交聯劑，常溫晾干，作為吸附劑。表1-3為不同劑制備方法及不同交聯劑制備的聚谷氨酸吸附劑的交聯效率。PO為完全不加聚谷氨酸組；P1為成膜時加入聚谷氨酸；P2為成膜后加入聚谷氨酸。由于火綿膠自身含有一定量的谷氨酸，所以各組吸附劑中交聯上的聚谷氨酸量為 Pl和P2得出的聚谷氨酸量與PO的差值。由表1-3可知，在相同溫度、相同聚谷氨酸溶度和同一交聯劑制備的聚谷氨酸吸附劑中，以組成膜時加入聚谷氨酸所制得的吸附劑中交聯上的聚谷氨酸的含量最多。而在相同溫度、相同聚谷氨酸濃度和同一制備方法中，以濃度為 O. 1%的戊二醛作為交聯劑所制備的吸附劑交聯上的聚谷氨酸含量最多。所以最后選用以 O. 1%濃度的戊二醛作為交聯劑，采用火綿膠成膜時加入聚谷氨酸所制成的聚谷氨酸吸附劑作為下一步的實驗材料。表I為以戊二醛為交聯劑采用不同方法制備的聚谷氨酸吸附劑的交聯效率表
權利要求
1.一種Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法，其特征在于包括以下步驟(I)在制備火綿膠膜的同時加入聚谷氨酸，以濃度為0. 05-0. 15%的戊二醛溶液作為交聯劑，在38—50°C的條件下交聯I. 5—2. 5h將聚谷氨酸與火綿膠相結合形成膜；(2)將步驟(I)中得到的膜放入初始濃度為90 — 110mg/L的銅離子溶液進行吸附，且吸附溫度為40— 52°C，吸附時間為60— 75min，pH為4一5. 5 ; (3)將步驟(2)中已使用的Y _聚谷氨酸與火綿膠膜用0. 3—0. 7mol/L的HCl溶液在16 — 24°C、150 — 210r/min的振蕩器中反應40— 50min對其進行解析，將脫附后的該膜取出，用去離子水洗凈，置于常溫下自然晾干，再循環使用。
2.根據權利要求I所述的Y-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法，其特征在于步驟(I)中交聯劑戊二醛溶液的濃度為0. 1%，交聯溫度在44°C的條件下交聯2h ;步驟(2)中銅離子溶液初始濃度為100mg/L，吸附溫度為46°C，吸附時間為67min，pH為4. 8 ; 步驟(3)中用0. 5mol/L的HCl溶液在20°C、180r/min的振蕩器中反應45min對其進行解析，將脫附后的該膜取出，用去離子水洗凈，置于常溫下自然晾干2h，再循環使用。
全文摘要
本發明涉及一種γ-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中重金屬銅離子的方法。本發明采用如下技術一種γ-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在制備火綿膠膜的同時加入聚谷氨酸，以戊二醛溶液作為交聯劑，將聚谷氨酸與火綿膠相結合形成膜；(2)將步驟(1)中得到的膜放入銅離子溶液進行吸附；(3)將步驟(2)中已使用的γ-聚谷氨酸與火綿膠膜用HCl溶液在振蕩器中反應40—50min對其進行解析，將脫附后的該膜取出，用去離子水洗凈，再循環使用；采用上述方案，本發明克服現有問題，優化聚谷氨酸吸附劑吸附銅離子的吸附條件的一種γ-聚谷氨酸與火綿膠成膜吸附水中銅離子的方法。
文檔編號B01J20/30GK102580695SQ20121003632
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者吳祥庭 申請人:溫州大學