[發明專利]改性椰糠負載納米零價鐵聯合鐵還原菌復合填料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010330624.5
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111439848A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 易正戟;劉劍;曾榮英;龍九妹
• 申請（專利權）人: 衡陽師范學院
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發明提供一種改性椰糠負載納米零價鐵聯合鐵還原菌復合填料，以膨化改性后的椰糠作為負載基材，納米零價鐵和鐵還原菌包裹在所述椰糠中，通過如下步驟：1)選取椰子外殼，破碎成椰糠；2)將椰糠進行干燥；3)放入微波膨脹爐進行膨化；4)將椰糠加入到FeSO₄溶液中，再加入有機溶劑、分散劑，攪拌均勻；5)加入NaBH₄，快速攪拌后過濾；6)對所得材料進行滅菌；7)加入磷酸緩沖溶液和葡萄糖溶液；8)接種含鐵還原菌的發酵菌液，密封；9)放入恒溫搖床，暗光培養，過濾后即得復合填料。本發明所述復合填料采用椰糠作為鐵還原菌的有機碳源，納米零價鐵制備過程中無需氮氣保護，制備操作簡便，能有效處理低濃度含鈾廢水，適用于大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種微生物水處理領域，具體涉及一種改性椰糠負載納米零價鐵聯合鐵還原菌復合填料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著核能技術的飛速發展，產生的含鈾廢水體量正變得越來越多。鈾具有極強的放射性，當鈾污染水體和土壤后，會對環境和人類造成嚴重的威脅。因此世界各國都在投入大量的人力和物力研究含鈾廢水的治理。

椰子是一種熱帶水果，廣泛存在熱帶農村地區，在我國海南較為常見。在椰子生產過程中，椰子外殼是一種副產物，較常見于椰子種植農場和椰子加工市場。椰糠是從椰子外殼纖維加工過程中脫落下的一種純天然的有機質介質，孔隙度大，容重小，透氣性好，常用于花卉種植和園林栽培。

納米零價鐵是一種環境友好新型材料，具有粒徑小、表面積大、還原能力強、反應速度快等優點，常用于水體修復領域。但納米零價鐵存在空氣中穩定性差、保存難度大，易與周圍介質中的水或氧氣反應，形成的氧化層會抑制與污染物的進一步反應。

鐵還原菌是對以Fe(III)作為唯一電子受體、Fe(III)被還原、同時氧化有機碳源，并從中獲取能量供自身生長的一類微生物的統稱。由于Fe在地球上豐度較高，鐵的氧化物在地球上也分布廣泛，一般只要存在無氧環境，幾乎都會發生Fe(III)的異化還原，而這種Fe(III)的還原主要是異化Fe(III)還原微生物介導的。并且有研究表明，這種以外源鐵氧化物為最終電子受體的異化Fe(III)還原可能是微生物最早利用的代謝方式并且廣泛存在于自然環境中。

植物材料經過改性處理后，是供鐵還原菌生存的優良有機碳源。有研究表明，零價鐵可有效的處理含鈾廢水，零價鐵可將廢水中的U(VI)離子還原成U(Ⅳ)，U(Ⅳ)沉淀下來被回收利用，零價鐵被氧化成Fe(III)化合物，如CN 201711232395公開了一種利用兩種活潑性金屬的還原吸附性能處理含鈾廢水的方法。該方法是以鐵和鋁為材料，利用鐵的還原性、鋁提供電子的能力以及鐵氧化物的吸附性處理含鈾廢水。但是所產生的氫氧化鐵不溶物包裹在納米零價鐵表面，阻滯了納米零價鐵在后續廢水處理的化學反應，降低了納米零價鐵的廢水處理效率。因此，研究利用植物材料作為有機碳源，利用零價鐵對U(VI)的還原作用和鐵還原菌對Fe(III)異化還原作用處理含鈾廢水，是廢水處理領域的一大新方向。

發明內容

為解決現有技術中存在的技術問題，本發明旨在提供改性椰糠負載納米零價鐵聯合鐵還原菌復合填料及其制備方法，并將所制得的復合填料應用于放射性核素U(VI)低含量廢水的處理，以解決納米零價鐵因與U(VI)離子反應生成氫氧化鐵不溶物而導致納米零價鐵表面鈍化、填料使用壽命短、廢水處理量少等技術問題。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一方面，本發明提供的一種改性椰糠負載納米零價鐵聯合鐵還原菌復合填料，是以膨化改性后的椰糠作為負載基材，納米零價鐵和鐵還原菌包裹在所述椰糠中。