【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于廢水處理，具體涉及用于去除重金屬污染物及有機污染物的自改性鐵基材料的制備方法及其在重金屬和有機污染物廢水處理上的應用。
技術介紹
1、廢水中重金屬和有機物的污染問題在全球范圍內普遍存在。重金屬污染因其急性毒性、不可生物降解和可生物蓄積等性質而成為目前環境治理方面研究的熱點。以重金屬鉻為例，在冷卻回路、鉻鐵礦開采、電鍍等過程中，通常采用鉻酸鹽鈍化來減緩金屬表面的腐蝕速度；此外，木材加工、紡織印染、顏料和皮革加工行業均以鉻酸鹽為原料生產，這些工業過程會產生大量的含鉻廢水。自然環境中的六價鉻有毒，難以降解，通過食物鏈的富集作用對人體產生潛在的毒性影響。六價鉻可導致人體蛋白質結構發生不可逆轉的變化，從而影響組織細胞的功能和人體健康，其他常見的重金屬，如cu(ii),zn(ii),cd(ii),pb(ii),as(iii)也具有類似性質。
2、有機物污染中，較典型的有抗生素污染和印染廢水。抗生素常通過醫療廢水、養殖廢水、農業廢水等排放進入水體環境，可能導致抗生素耐藥性基因的擴散、水生態系統的紊亂，甚至對人類健康構成潛在威脅。以氟苯尼考(c12h14cl2fno4s)為例，這是一種廣泛應用于治療動物感染疾病的廣譜抗生素，常用于漁業養殖和家禽畜牧業。未被代謝的氟苯尼考會隨著動物糞便和尿液排放到環境中，其具有生物毒性，能夠對生物體造成各種損害，同時具有穩定性，難以自發水解。印染廢水的特點有cod含量高、ss濃度高、成分復雜、含生物毒性物質等，其水量大、水質變化大、色度高、ph波動大，影響生化處理效果、間歇排放等特點，導
3、針對傳統水處理方法對重金屬污染物和有機污染物處理效率不高的問題，本專利技術提出了一種使用嗜酸細菌合成鐵基次生礦物并進行改進的方法。
4、在酸性礦山廢水中，有許多種類的嗜酸細菌可以合成鐵基次生礦物。例如，氧化亞鐵硫桿菌(acidithioobacillus?ferrooxidans)能夠促進環境中低價鐵的氧化，使其聚集，同時其胞外大分子(如多聚糖和蛋白質)可與聚集的鐵結合，并使其沉積為鐵基礦物。該細菌能加速亞鐵離子在酸性環境下的氧化，將氧化速率提高至無菌環境下的105-108倍。氧化所得的鐵離子與礦山環境中的各種陰離子(如so42-)結合后，形成了大量鐵基次生礦物。
5、本專利技術采用嗜酸細菌在含鐵培養基中合成鐵基次生礦物材料，通過熱解或添加鋁離子使得材料發生自改性，產生有利于去除重金屬或催化類芬頓反應降解有機污染物的形貌和組分變化，在較短時間內展現出良好的重金屬污染物及有機污染物去除性能。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術的目的是提供一種去除重金屬污染物及有機污染物的自改性鐵基材料，其制備方法以及應用方法。
2、本專利技術提供一種用于去除重金屬污染物及有機污染物的自改性鐵基材料的制備方法，其包括以下步驟：
3、(1)將培養得到具有穩定鐵氧化能力的嗜酸細菌菌體加入ph＝1.5-2.5的培養基中，合成含鐵次生礦物再熱解，形成改性鐵基材料；或將所述菌體投加于添加鋁離子的含鐵培養基中，合成硫酸鋁改性的次生礦物再熱解，形成鋁離子改性鐵基生物材料；
4、所述熱解是使用管式爐，全程通n2制造嚴格厭氧環境，升溫速率恒定，到達目標溫度后需維持溫度不變，之后緩慢降至室溫；
5、(2)過濾，洗滌，干燥，研磨后得到自改性鐵基材料。
6、具體地，嗜酸細菌需具備鐵氧化能力，選自acidithiobacillus?ferrooxidans、acidithiobacillus?caldus、leptospirillum?ferriphilum、leptospirillumferrooxidans等。
7、其中，合成的鐵基次生礦物為弱晶型含鐵硫酸鹽羥基礦物，如黃鉀鐵礬、施氏礦物、銨黃鐵礬等。
8、具體實施方式中，所述具有穩定鐵氧化能力的嗜酸細菌菌體的擴大培養時，培養基初始ph?1.5-2.5，過程中溫度25-45℃，轉速170-200rpm，時間為2-4天；擴大培養完成后，離心收集菌體后，用ph?1.5-2.5去離子水洗滌，混勻后再用于后續步驟；
9、更具體地，使用添加feso4·7h2o作為能源的ph＝2的9k培養基(3g/l(nh4)2so4、0.5g/l?k2hpo4、0.1g/l?kcl、0.5g/l?mgso4·7h2o)，在30℃、180rpm的搖床中進行擴大培養至對數期，以10000rpm，15min在低溫離心機中離心，過濾除固形物后使用ph＝2的無菌水進行洗滌備用；
10、所述合成材料時，培養基初始ph?1.5-2.5，過程中溫度25-45℃，轉速170-200rpm，時間為6-8天。
11、優選地，步驟(1)中ph采用硫酸調節至ph＝1.5-2.5，合成銨黃鐵礬的培養基中加入fe(nh4)2(so4)2·6h2o，合成黃鉀鐵礬的培養基中加入feso4·7h2o、k2so4或在9k培養基中加入feso4·7h2o，合成施氏礦物的培養基中加入feso4·7h2o；
12、所述熱解操作在管式爐中進行，全程通n2，材料經60-70min加熱至450-550℃，加熱過程保持溫度穩速上升，到達目標溫度后，保持恒溫90-150min；之后緩慢降溫至室溫；在合成硫酸鋁改性的次生礦物時，以al：fe比0.1:1至1:1的比例加入硫酸鋁用量。
13、具體實施方式中，合成材料后，過濾收集材料，用ph?1.5-2.5去離子水洗滌，用真空干燥箱在低溫下烘干；研磨使用瑪瑙研缽。
14、本專利技術提供所述制備方法得到自改性鐵基材料。
15、本專利技術還提供所述的自改性鐵基材料在水體中去除重金屬、或者有機污染物中的應用，具體地，所述重金屬是cr(vi),cu(ii),zn(ii),cd(ii),pb(ii)及as(iii)中的一種或幾種；所述有機污染物氟苯尼考、氯霉素、四環素等抗生素和羅丹明b、亞甲基藍等染料中的一種或幾種。
16、本專利技術進一步提供一種在水體中去除重金屬污染的方法，其是將所述自改性鐵基材料加入到含有重金屬的廢液中，操作溫度是20-40℃，初始ph值3-11，轉速170-200rpm，處理時間20-120min，處理后的廢液和材料通過離心分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于去除重金屬污染物及有機污染物的自改性鐵基材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，嗜酸細菌需具備鐵氧化能力，選自Acidithiobacillus?ferrooxidans、Acidithiobacillus?caldus、Leptospirillum?ferriphilum、Leptospirillum?ferrooxidans。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，合成的鐵基次生礦物為弱晶型含鐵硫酸鹽羥基礦物，如黃鉀鐵礬、施氏礦物、銨黃鐵礬等。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述具有穩定鐵氧化能力的嗜酸細菌菌體的擴大培養時，培養基初始pH?1.5-2.5，過程中溫度25-45℃，轉速170-200rpm，時間為2-4天；擴大培養完成后，離心收集菌體后，用pH?1.5-2.5去離子水洗滌，混勻后再用于后續步驟；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中pH采用硫酸調節至pH=1.5-2.5，合成銨黃鐵礬的培養基中加入Fe(NH4
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，合成材料后，過濾收集材料，用pH1.5-2.5去離子水洗滌，用真空干燥箱在低溫下烘干；研磨使用瑪瑙研缽。
7.如權利要求1至6任一項的制備方法得到自改性鐵基材料。
8.如權利要求7所述的自改性鐵基材料在水體中去除重金屬、或者有機污染物中的應用，具體地，所述重金屬是Cr(VI),?Cu(II),?Zn(II),?Cd(II),?Pb(II)及As(III)中的一種或幾種；所述有機污染物氟苯尼考、氯霉素、四環素等抗生素和羅丹明B、亞甲基藍等染料中的一種或幾種。
9.一種在水體中去除重金屬污染的方法，其特征在于，將所述自改性鐵基材料加入到含有重金屬的廢液中，操作溫度是20-40℃，初始pH值3-11，轉速170-200rpm，處理時間20-120min，處理后的廢液和材料通過離心分離；
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述改性鐵基材料使用后，用pH?1.5-2.5水溶液淋洗后，循環使用，例如2-6次。
...【技術特征摘要】
1.一種用于去除重金屬污染物及有機污染物的自改性鐵基材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，嗜酸細菌需具備鐵氧化能力，選自acidithiobacillus?ferrooxidans、acidithiobacillus?caldus、leptospirillum?ferriphilum、leptospirillum?ferrooxidans。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，合成的鐵基次生礦物為弱晶型含鐵硫酸鹽羥基礦物，如黃鉀鐵礬、施氏礦物、銨黃鐵礬等。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述具有穩定鐵氧化能力的嗜酸細菌菌體的擴大培養時，培養基初始ph?1.5-2.5，過程中溫度25-45℃，轉速170-200rpm，時間為2-4天；擴大培養完成后，離心收集菌體后，用ph?1.5-2.5去離子水洗滌，混勻后再用于后續步驟；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中ph采用硫酸調節至ph=1.5-2.5，合成銨黃鐵礬的培養基中加入fe(nh4)2(so4)2·6h2o，合成黃鉀鐵礬的培養基中加入...
【專利技術屬性】
技術研發人員：章可，趙心怡，陳建成，陳俊文，蔣宗滿，杜銀元，蹇文武，薛松，張良，彭民先，金玉雯，甘敏，朱建裕，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。