[發明專利]一種具有磁性的生物納米材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710037147.1
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN107055810B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 楊春平;朱燦耀;何慧軍;錢慧;魏塞楠;曾光明;劉海洋;鄔鑫;余佳平
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C02F3/34;C02F101/36;C02F101/38
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本發明公開了一種具有磁性的生物納米材料及其制備方法與應用，是以酵母屬中的釀酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)為載體，負載有納米Fe₃O₄和殼聚糖、環氧氯丙烷的交聯產物；釀酒酵母表面包裹海藻酸鈣。該方法是：先制備納米Fe₃O₄和殼聚糖、環氧氯丙烷的交聯產物，再將其與釀酒酵母孢子液、海藻酸鈉溶液混合，將混合溶液逐滴滴加到氯化鈣溶液中，固定化得到納米Fe₃O₄?釀酒酵母?海藻酸鈣微球，對其進行培養后得到具有磁性的生物材料。本發明的具有磁性的生物材料有Fe₃O₄的磁性以及釀酒酵母的微生物性能，具有去除效果好、易分離、無污染等優點，可應用于水溶液中阿特拉津的處理。

技術領域

本發明涉及環保領域的廢水生物處理技術領域，特別涉及一種具有磁性的生物納米材料的制備方法，還涉及到該生物納米材料在有機廢水處理領域的應用。

背景技術

隨著人口的日益增長，人工合成的農藥如殺蟲劑、除草劑等在農業上的需求越來越多。相關研究表明，農藥在糧食增產方面可以發揮很大的作用，如果停止使用農藥等化學制品，全世界將會有上億人面臨著饑餓。但是農藥的大量使用，由于其在自然環境中難以降解的特點，對土壤和水體環境造成了很大的污染，有一些農藥已經被證實對人體有致癌性和干擾內分泌系統的影響。

阿特拉津(2-氯-4-二乙胺基-6-異丙胺基-1，3，5-三嗪)，又稱為莠去津，是一種選擇性內吸傳導型苗前苗后除草劑，廣泛應用于甘蔗、玉米、香蕉、小麥和高粱等農作物的種植，可以除去一年生和兩年生單子葉和闊葉雜草。阿特拉津難溶于水，在水中溶解度為33mg/L，但在某些特定環境條件下具有高遷移性，殘留在土壤中的阿特拉津很容易通過徑流作用進入地表水體，也可以通過淋濾作用遷移至土壤深層，污染地下水源。許多研究表明，阿特拉津對水生生物、植物和人類都會產生制毒影響。會影響水生雄性生物的生殖系統；影響某些植物的光合作用，導致植物根系變短，影響地上部分的生長；阿特拉津通過富集作用進入人體后，會干擾人體的內分泌系統，從而對免疫系統和生殖系統產生影響。阿特拉津的污染和危害引起了廣泛的關注，近年來，許多國內外學者研究了不少治理阿特拉津污染的技術，主要包括吸附法、生物法和高級氧化法。

釀酒酵母菌的適應能力強，安全可靠，廉價易得，而且由于其生長快，代謝效率高，易培養等特點，從而在食品、環境、醫藥等領域得到了廣泛的關注和應用，而具有磁性的四氧化三鐵與酵母菌結合的復合材料彌補了酵母菌難以分離的缺點，增強了其重復利用性和機械強度。有一些專利和文獻研究了磁性固定化酵母菌對于印染廢水和重金屬等的處理，但是對于一些難降解的有機氯農藥廢水處理上存在一定的空白。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有磁性的生物納米材料的制備方法及其在有機氯農藥廢水處理上的應用，該方法對阿特拉津的去除效果好、易分離、無二次污染等優點。

本發明提供一種具有磁性的生物納米材料的制備方法及其應用，具體包括以下步驟：

1)制備納米Fe₃O₄和殼聚糖(CS)、環氧氯丙烷(ECH)的交聯產物：含有0.13mol/L鹽酸的氯化鐵溶液加入到含有1％的鹽酸的殼聚糖溶液中，然后加Na₂SO₃溶液和氨水，再加入環氧氯丙烷。

2)酵母菌包埋：無菌條件下，納米Fe₃O₄-CS-ECH、海藻酸鈉溶液、釀酒酵母孢子液混合，將混合溶液滴加到無菌氯化鈣溶液中，室溫下固定，然后進行培養。

3)阿特拉津去除：反應罐中加入阿特拉津溶液和無碳營養液，再加入上述顆粒，研究其對阿特拉津的去除率。