[發(fā)明專利]一種負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111130611.4
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113818152B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王遠鵬;陳俊潔
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/43;D06C7/04;C12N11/14;C02F3/34;D01F9/16;D01F9/22;D06M11/38;D06M101/40
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發(fā)明公開了一種負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的制備方法及其應(yīng)用，將靜電紡絲制得的添加了秸稈生物質(zhì)炭的納米纖維膜浸泡于接種了砷氧化赫山單胞菌的液體培養(yǎng)基中，于27?29℃培養(yǎng)至對數(shù)生長期后，再保溫培養(yǎng)9?11h，使培養(yǎng)液中的砷氧化赫山單胞菌充分粘附于生物質(zhì)炭納米纖維膜上，即得所述負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜。本發(fā)明制得的負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜在五個循環(huán)反應(yīng)周期中顯示出良好的As(III)生物催化效應(yīng)和循環(huán)利用性能，是一種很好的微生物負載體，并且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，微生物復(fù)合膜對As(III)的氧化催化效率逐漸提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著世界人口的不斷增長和城鎮(zhèn)工業(yè)化的推進，水資源正受到越來越嚴重的污染，其中有大量含砷廢水排入環(huán)境中。砷(As)是一種對人體及其他生物體有毒害作用的一級致癌物質(zhì)，可經(jīng)呼吸道和皮膚進入人體,經(jīng)血液迅速分布至全身,大部分會與血紅蛋白的脂蛋白結(jié)合,導(dǎo)致皮膚、生殖、癌癥、神經(jīng)和心血管等疾病。環(huán)境中的砷主要以AsO₂^-(三價)和AsO₄^3-(五價)兩種可溶解態(tài)形式存在，其中，As(III)的毒性是As(V)的60-100 倍，并且As(III)的移動性和水溶性更強。

廢水中砷的去除是一個世界性的環(huán)境問題，現(xiàn)有技術(shù)中報道的現(xiàn)有除砷技術(shù)可以歸納為以下主要類別：氧化，沉淀，凝聚，膜分離，離子交換，生物處理系統(tǒng)和吸附。在某些情況下，這些除砷技術(shù)可以結(jié)合使用，以便最大限度地除去環(huán)境體系中的砷化合物。其中，天然礦物、金屬氧化物納米顆粒、氧化石墨烯和碳基等復(fù)合材料因具有較高的比表面積和良好的吸附能力被廣泛應(yīng)用于廢水中砷的吸附去除。但因As(III)不容易被表面帶負電的吸附劑除去，所以通常需要將As(III)先預(yù)氧化為As(V)。然而，As(III)被氧氣氧化為As(V)的速率非常慢，而化學氧化劑往往價格昂貴，還可能會產(chǎn)生二次污染物。因此，利用砷氧化菌進行As(III)氧化被認為是一種更便宜及環(huán)保的選擇。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一些芽孢桿菌、變形桿菌、假單胞菌、根瘤菌和微球菌等細菌對As(III)都有一定的氧化固定能力。

但在實際應(yīng)用過程中，微生物難以富集和回收利用，并可能對環(huán)境造成二次生物污染的缺點限制了其被用于環(huán)境問題的處理當中。因此，將微生物負載到固定形式的載體介質(zhì)中或在基質(zhì)材料上形成一定厚度的生物膜以實現(xiàn)科學循環(huán)利用，成為當下研究的熱點。 CN 113248004 A公開了一種污水處理微生物載體制備方法，將微生物包埋進制備的聚乙烯醇樹脂小球中，并進行一系列的改性處理，應(yīng)用于污水處理，其制備工藝簡單，成本低，但是存在孔隙率低、傳質(zhì)性差、包埋導(dǎo)致微生物活性降低的缺點。CN 112897705 A公開了一種多層氧化石墨烯改性微生物載體的制備方法和應(yīng)用，利用硅烷偶聯(lián)劑對聚氨酯載體進行表面功能改性，并通過在載體表面接枝多層氧化石墨烯，從而提高載體的生物負載能力，該制備方法成本低、改性載體的熱穩(wěn)定性強，并且可解決生物固定化過程中掛膜時間長的問題，但也同時存在工藝復(fù)雜，孔隙率低，材料難以回收循環(huán)利用的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種負載微生物的生物質(zhì)炭納米纖維膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將廢棄生物質(zhì)秸稈經(jīng)洗凈和粉碎后，過200目篩，然后烘干；

(2)向步驟(1)所得的物料中緩慢加入濃硫酸，充分攪拌混合，接著在冰浴條件下緩慢加入雙氧水，邊加邊攪拌以防液體飛濺，使物料充分碳化，冷卻至室溫后用去離子水充分洗滌至接近中性，離心獲得沉淀，然后經(jīng)干燥，獲得秸稈生物質(zhì)炭；