專利名稱：一種包埋型納米鐵/微生物微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種包埋型納米鐵/微生物微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前微生物已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于地下水污染物修復(fù)。根據(jù)其電子供體不同，主要分 為異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物，其中異養(yǎng)微生物對(duì)于有機(jī)物的依賴限制了其在地下水修復(fù)中 的應(yīng)用，而自養(yǎng)微生物通常利用H2作為電子供體，但是H2易燃易爆的特性也給實(shí)際應(yīng)用帶 來了困難。因此通過外加強(qiáng)化處理措施，鐵水腐蝕產(chǎn)氫可為自養(yǎng)微生物提供足夠的電子供 體，在兩者協(xié)同作用下，加快污染物降解。近年來，納米鐵憑借其較高的比表面積和反應(yīng)活 性，在地下水污染物修復(fù)中展示出了極大的應(yīng)用前景。但現(xiàn)技術(shù)水平僅停留在將納米鐵和微生物進(jìn)行簡(jiǎn)單物理混合階段，盡管在去除污 染物方面也取得了一些成果，但整個(gè)過程中納米鐵和微生物的協(xié)同作用并不明顯，致使最 終出現(xiàn)微生物穩(wěn)定性差、易流失、易失活及微生物與納米鐵有效接觸率不高，反應(yīng)效率較低 等問題，在實(shí)際污染物的原位修復(fù)中很難得到推廣應(yīng)用。針對(duì)以上問題，本發(fā)明利用化學(xué)手段，將納米鐵和微生物進(jìn)行包埋囊泡化處理，使 微生物與納米鐵被包埋在同一微球環(huán)境中，使得它們?cè)谖廴疚锶コ^程中的協(xié)同效應(yīng)更加 明顯，同時(shí)也可保證微生物的穩(wěn)定性和活性；由于表面修飾后的納米鐵穩(wěn)定性增強(qiáng)且易于 與微生物接觸附著，提高了它們的接觸率，加快了其協(xié)同降解污染物的速率。另外形成的這 些微球鑒于能自由懸浮在污染水體中，更加適合原位修復(fù)，也易通過過濾或利用其磁性從 水環(huán)境中回收，減少二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種包埋型納米鐵/微生物微球及 其制備方法，該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，且所制備產(chǎn)品性能優(yōu)越。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種包埋型納米鐵/微生物微球，該包埋型納米鐵/微生物微球是通過海藻酸鈉 和氯化鈣的交聯(lián)固化作用，使得納米鐵和微生物在微球中共同固定。包埋型納米鐵/微生物微球的制備方法包括以下步驟(1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為1-6%的海藻酸 鈉溶液；(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為0. 1-lmol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 ·7Η20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為
30. 1-0. 6g/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 8-15min以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為1 3-5 1;(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反 應(yīng)充分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 1-1 4，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化30-60min，得 到包埋型納米鐵/微生物微球；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，保存。而且，所述的包埋型納米鐵/微生物微球保存方法是指在無(wú)菌生理鹽水中浸泡并 放置冰箱中4°C下保存。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是1.本發(fā)明所選用包埋劑海藻酸鈉是一種天然生物高分子材料不僅價(jià)廉易得，而且 無(wú)毒，具有良好的生物相容性，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染處理和環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域。2.本發(fā)明通過海藻酸鈉和氯化鈣的交聯(lián)固化作用，能夠?qū)崿F(xiàn)納米鐵和微生物的一 并固定化處理，且所制得微球粒徑分布均勻，平均粒徑小，比表面積大，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境 污染處理與環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域。3.本發(fā)明所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，反應(yīng)在常溫常壓下完成，產(chǎn)物為固相，反應(yīng)體 系為液相，產(chǎn)物容易分離，因此，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的制備流程圖；圖2為本發(fā)明制備的包埋型納米鐵/微生物微球的實(shí)物圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過以下實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述，但本實(shí)施例所敘述的技術(shù)內(nèi)容是說 明性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種包埋型納米鐵/微生物微球，該包埋型納米鐵/微生物微球是通過海藻酸鈉 和氯化鈣的交聯(lián)固化作用，使得納米鐵和微生物在微球中共同固定(如附圖2所示)；本實(shí) 施例所選用微生物為真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes eutrophus)，其OD42tl = 0.0229。另外所 選用微生物的種類和具體濃度也可根據(jù)目標(biāo)污染物進(jìn)行具體確定。該包埋型納米鐵/微生物微球的制備方法(如附圖1所示)具體如下述實(shí)施例實(shí)施例1 (1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為2%的海藻酸鈉 溶液；(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備
將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為0. 2mol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 ·7Η20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為 0. lg/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 IOmin以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為2 1 ；(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反 應(yīng)充分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 1，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化40min，得到包埋型 納米鐵/微生物微球，該微球可用于硝酸鹽氮、高氯酸鹽污染水體的原位修復(fù)；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，在無(wú)菌生 理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保存。實(shí)施例2 (1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為3. 5%的海藻酸 鈉溶液；(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為0. 15mol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 ·7Η20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為 0. 3g/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 15min以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為4 1 ；(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反 應(yīng)充分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 2，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化50min，得到包埋型 納米鐵/微生物微球，該微球可用于硝酸鹽氮、高氯酸鹽污染水體的原位修復(fù)；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，在無(wú)菌生 理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保存。實(shí)施例3 (1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為1. 5%的海藻酸 鈉溶液；
(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為0. 3mol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 ·7Η20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為 0. lg/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 Smin以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為1 1;(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反 應(yīng)充分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 3，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化30min，得到包埋型 納米鐵/微生物微球，該微球可用于硝酸鹽氮、高氯酸鹽污染水體的原位修復(fù)；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，在無(wú)菌生 理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保存。實(shí)施例4 (1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為6%的海藻酸鈉 溶液；(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為lmol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 ·7Η20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為 0. 6g/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 12min以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為5 1 ；(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反 應(yīng)充分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 4，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化60min，得到包埋型 納米鐵/微生物微球，該微球可用于硝酸鹽氮、高氯酸鹽污染水體的原位修復(fù)；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，在無(wú)菌生 理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保存。
權(quán)利要求
一種包埋型納米鐵/微生物微球，其特征在于該包埋型納米鐵/微生物微球是通過海藻酸鈉和氯化鈣的交聯(lián)固化作用，使得納米鐵和微生物在微球中共同固定。
2.一種如權(quán)利要求1所述的包埋型納米鐵/微生物微球的制備方法，其特征在于該 制備方法包括以下步驟(1)包埋劑海藻酸鈉溶液的制備將海藻酸鈉顆粒溶于水中加熱至透明狀態(tài)，得到質(zhì)量百分含量為1-6%的海藻酸鈉溶液；(2)交聯(lián)劑氯化鈣溶液的制備將氯化鈣粉末溶于水中，得到摩爾濃度為0. 1-lmol/L的氯化鈣溶液；(3)納米鐵溶液的制備采用液相還原法，強(qiáng)還原劑KBH4還原FeSO4 · 7H20得到Fe°，用Fe°制備摩爾濃度為 0. 1-0. 6g/L的納米鐵溶液；(4)反應(yīng)液A的制備向納米鐵溶液中加入菌液和海藻酸鈉溶液，體積比為2 3 5，然后機(jī)械攪拌 8-15min以使混合均勻充分，得到反應(yīng)液A ；(5)反應(yīng)液B的制備在氯化鈣溶液中加入海藻酸鈉溶液，其體積比為1 3-5 1;(6)反應(yīng)體系的制備將反應(yīng)液A通過真空線緩慢導(dǎo)入至反應(yīng)液B中，整個(gè)過程不斷攪拌溶液B，使其反應(yīng)充 分，反應(yīng)液A和反應(yīng)液B的體積比為1 1-1 4，導(dǎo)入結(jié)束后，繼續(xù)陳化30-60min，得到包 埋型納米鐵/微生物微球；(7)反應(yīng)結(jié)束后，用脫氧去離子水反復(fù)洗滌包埋型納米鐵/微生物微球，保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包埋型納米鐵/微生物微球的制備方法，其特征在于所述 的包埋型納米鐵/微生物微球保存方法是指在無(wú)菌生理鹽水中浸泡并放置冰箱中4°C下保
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包埋型納米鐵/微生物微球及其制備方法。該包埋型納米鐵/微生物微球是在海藻酸鈣凝膠作用下形成的。本發(fā)明制備的納米鐵/微生物微球是采用包埋法，利用包埋劑海藻酸鈉和交聯(lián)劑氯化鈣的交聯(lián)固化作用，使得納米鐵和微生物在微球中一并被固定，且所制得微球粒徑分布均勻，平均粒徑小，比表面積大，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染處理與環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C12N11/10GK101993868SQ20101029747
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者夏宏彩, 張娜, 李寧, 李鐵龍, 金朝暉 申請(qǐng)人:南開大學(xué)