[發(fā)明專利]用于降解苯酚的微生物與納米粒子復(fù)合體系的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510060389.3
• 申請(qǐng)日: 2015-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104609574A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路建美;陳冬赟;楊舜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F3/34
• 分類(lèi)號(hào): C02F3/34;C02F101/34
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及溫度響應(yīng)納米復(fù)合物與微生物復(fù)合的制備方法及在苯酚降解上的應(yīng)用。

背景技術(shù)

苯酚是常見(jiàn)化工原料，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)的擴(kuò)張，苯酚已成為污水中常見(jiàn)的污染物之一，在污水處理中，去除苯酚也成為常規(guī)任務(wù)。由于苯酚在水中溶解性較高，因此含有苯酚的廢水被認(rèn)為最難處理的廢水之一。目前，處理含苯酚廢水的方法主要有吸附，化學(xué)氧化以及生物法等。其中，微生物能夠?qū)⒈椒咏到鉃槎趸己退粫?huì)產(chǎn)生二次污染，因此生物法被公認(rèn)為最為經(jīng)濟(jì)有效的處理手段。但是，相比于吸附法，生物降解的處理的速度較慢。這是因?yàn)椋溯^長(zhǎng)時(shí)間的生物代謝過(guò)程之外，微生物周?chē)谋椒訚舛扰c整個(gè)水體環(huán)境的濃度相同，因此微生物從周?chē)h(huán)境中攝取苯酚也將會(huì)耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間；同時(shí)，為了避免微生物群落對(duì)環(huán)境造成新的不利影響，人們會(huì)控制微生物的投放與生長(zhǎng)。

近些年來(lái)，納米技術(shù)的發(fā)展給廢水的治理帶來(lái)了新的機(jī)遇。納米粒子的小尺寸效應(yīng)以及特殊的光電性能被廣泛的應(yīng)用于廢水的處理。納米粒子尺寸較小，因此具有較大的比表面積，從而具有較強(qiáng)的吸附能力。為了進(jìn)一步增加納米粒子的吸附能力，一大批介孔納米材料被用于廢水的處理。但是，普通的介孔納米粒子，很難達(dá)到自動(dòng)脫附的目的，因此很難重復(fù)利用；另外，吸附法的另一項(xiàng)缺點(diǎn)就是很難能夠徹底吸附掉一定濃度的含酚廢水，一旦達(dá)到吸附平衡，將不會(huì)吸附水體中的苯酚分子；并且介孔納米粒子的投放量需要很大，遠(yuǎn)超過(guò)吸附對(duì)象，才會(huì)有吸附效果。這些都限制了吸附法的應(yīng)用。

將微生物與介孔納米材料連用可以增加微生物的活性，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)；其中微生物納米粒子復(fù)合體系的設(shè)計(jì)是兩者能夠發(fā)揮功效的關(guān)鍵，復(fù)合體系的設(shè)計(jì)不僅影響復(fù)合體系的穩(wěn)定性，更涉及微生物與納米粒子功能的發(fā)揮。中國(guó)專利申請(qǐng)CN102603083A提供一種以真菌等微生物為連續(xù)相基體、納米材料為分散相的能夠有效去除水中有機(jī)物的生物納米復(fù)合材料；利用微生物表面的活性基團(tuán)與納米材料有機(jī)的整合，從而獲得能有效去除水中有機(jī)物且易于回收的生物納米復(fù)合材料。但是其制備方法過(guò)于復(fù)雜，并且未發(fā)揮微生物、納米材料的協(xié)同作用，很難推廣。

在水體環(huán)境因素一定的情況下，復(fù)合體系內(nèi)部的穩(wěn)定性、協(xié)同性以及表面特性對(duì)其處理活性有著重要的影響；同時(shí)對(duì)于苯酚水處理劑而言，還需要具有脫吸附的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種用于降解苯酚的微生物與納米粒子復(fù)合體系的制備方法，由此將多孔納米粒子接枝到微生物表面，制備出高效穩(wěn)定的苯酚處理劑，以實(shí)現(xiàn)其在含苯酚水處理方面的應(yīng)用。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：

一種用于降解苯酚的微生物與納米粒子復(fù)合體系的制備方法，包括以下步驟：

（1）將中空多孔納米粒子加入含有硅烷與酸酐的有機(jī)溶劑A中，攪拌，得到表面修飾的中空多孔納米粒子；

所述有機(jī)溶劑A為二甲基甲酰胺或者二甲亞砜；所述硅烷、酸酐、中空多孔納米粒子的質(zhì)量比例為2∶1∶0.1；

（2）將表面修飾的中空多孔納米粒子加入含有N-異丙基丙烯酰胺、功能單體、交聯(lián)劑與引發(fā)劑的有機(jī)溶劑B中，攪拌；然后離心處理、除去上清，將得到的沉淀再分散至有機(jī)溶劑B中，氮?dú)鈿夥障拢?0～90℃反應(yīng)7～9h，離心，沉淀真空干燥得到接枝聚合物的中空多孔納米粒子；

所述有機(jī)溶劑B為二甲基甲酰胺或二甲亞砜；所述功能單體為丙烯酰胺或者甲基丙烯酸；所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯或者N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過(guò)氧化苯甲酰；所述N-異丙基丙烯酰胺、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、表面修飾的中空多孔納米粒子的質(zhì)量比例為1∶1∶0.01∶1；

（3）將接枝聚合物的中空多孔納米粒子分散至磷酸緩沖溶液中，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺、?N-羥基琥珀酰亞胺，攪拌后離心處理，沉淀為活化的中空多孔納米粒子；所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺、?N-羥基琥珀酰亞胺、接枝聚合物的中空多孔納米粒子的質(zhì)量比例為2∶1∶1；

（4）將細(xì)菌分散至磷酸緩沖溶液中；然后加入活化的中空多孔納米粒子，震蕩得到用于降解苯酚的微生物與納米粒子復(fù)合體系；所述細(xì)菌為惡臭假單胞菌或脫氮副球菌。

上述技術(shù)方案中，所述中空多孔納米粒子為中空多孔四氧化三鐵或中空多孔二氧化硅，其粒徑為50～500nm。

上述技術(shù)方案中，所述有機(jī)溶劑A為二甲亞砜；所述硅烷為γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述酸酐為丁二酸酐。