[發明專利]一種磁性生物氧化錳吸附材料及其制備與應用

有效

• 申請號: 202010305433.3
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111482161B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王華偉;呂紫娟;孫英杰;王亞楠
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F3/34;C02F101/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種磁性生物氧化錳吸附材料及其制備與應用。該方法選取能夠誘導生物氧化錳的惡臭假單胞菌Pseudomonas putida MnB1，菌株購買于美國模式均收集中心，保藏號ATCC 23483。通過席夫堿Schiff反應對生物氧化錳進行磁性改性，使其具有磁性。通過本發明所訴方法制備的磁性吸附劑，不僅達到了對廢水中的砷的快速、高效吸附功能，同時具有易回收、可重復利用等特性。磁性生物氧化錳材料的制備工藝簡單，操作方便，處理成本低，無二次污染。

技術領域

本發明屬于一種磁性吸附材料，具體為一種磁性生物氧化錳吸附劑的制備和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

砷是一種有毒且致癌的類金屬元素，在環境保護標準中，被列為第一類污染物。人類可通過飲水和食物鏈接觸到砷，砷會在人體的肝和腎器官中大量蓄積，當人體從食物和飲水中攝入的砷含量超過人體每日能排出的量時，隨著砷的積累會導致人體砷中毒。相關的病理學研究發現，如果長期暴露在高砷環境中，人體易患癌癥。如果人體一次接觸大量的砷，會使中樞神經系統傳導產生障礙進而使身體麻木，呼吸道和消化道病變，砷中毒嚴重的情況下甚至會導致死亡。

砷污染的來源可分為兩個方面，一是自然因素，一是人為活動。由自然因素引起的砷污染主要是一沉積物向地下水中釋放的砷，二是在含砷硫化礦物易被氧化的地區，大量的砷向地下水中釋放。人類活動引起的砷污染主要是冶金、制藥，化工、含砷礦床的開采等工業中高含砷廢水的排放。

吸附材料是通過利用表面的范德華力、粒子交換以及化學配位等作用實現對污染物的去除。吸附劑具有易于從水中分離的特性，被認為是最有簡單有效的去除水中砷的方法。而且，相對于其他處理材料吸附劑可以反復使用，提高材料的使用率，節約資源降低處理成本。在目前的技術公開材料中，有文獻使用凹土復合材料對水處理中常見的污染物腐殖酸、剛果紅、Cr(Ⅵ)進行吸附；有文獻使用改性二氧化硅吸附劑對工業廢水中的Cr²⁺進行吸附。

氧化錳因具有負電荷量高、表面活性強以及電荷零點低等特性被廣泛用于重金屬的吸附。氧化錳對As(Ⅲ)有極強的氧化作用，As(III)被氧化為As(Ⅵ)從而導致Mn²⁺的釋放，形成較多的吸附位點。生物氧化錳主要是無定形或結晶性較差的礦物，擁有較大的比表面積和反應活性。有文獻使用惡臭假單胞菌Pseudomonas putida strain MnB1制備了生物氧化錳，對土壤中污染物有良好的修復效果。此外，還有文獻使用惡臭假單胞菌(Pseudomonasputida QJX-1)菌株制備了具有吸附性能的生物氧化錳，可以在對環境無害條件下生產，且無需過度使用能源，具有較低的環境毒性風險，是經濟高效的一種生物材料。但Wang,H.W*，Lv,Z，Song,Y等研究發現：應用生物氧化錳修復含砷廢水時存在一定的局限性，如易形成懸浮物、不易沉降，導致固液分離困難。

目前，磁性吸附材料在吸附材料制備方面受到了廣泛的關注。首先通過對磁性吸附材料制備過程中的結構控制，保證其超順磁性，然后對其進行針對性的表面修飾，形成對污染物有強吸附能力的特定界面。基于以上特點，磁性吸附材料的水污染治理應用包括表面吸附和磁收集兩個過程，吸附材料可重復使用，降低治理成本。經過多年的研究，磁性吸附材料有了很大的發展，有研究結合高分子天然材料，發展了一種亞微米尺度的磁性吸附材料；也有研究提供了一種鈷鐵氧體-類石墨烯碳納米復合磁性吸附材料；還有研究發明了一種強磁性的吸附材料。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了提供一種磁性吸附材料的制備及其應用。對生物氧化錳菌株進行磁性改性以制備一種方法簡單，吸附效能更好的吸附材料。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種磁性生物氧化錳吸附材料的制備方法，包括：