[發(fā)明專(zhuān)利]一種硫化亞鐵次生礦物雜化體及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210715838.3
• 申請(qǐng)日: 2022-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115181692A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒龍;黃運(yùn)紅;龍中兒;倪海燕;朱菲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N1/20
• 分類(lèi)號(hào): C12N1/20;C12P3/00;C02F9/14;C02F101/22;C12R1/01
• 代理公司: 南昌大牛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36135
• 代理人: 劉俊文

本發(fā)明公開(kāi)了一種硫化亞鐵次生礦物雜化體及其制備方法和應(yīng)用。該硫化亞鐵次生礦物雜化體的制備方法包括以下步驟：將奧奈達(dá)希瓦氏菌MR?1接種至水鐵礦溶液中，隨后加入硫代硫酸鈉，除去溶解氧培養(yǎng)后得到硫化亞鐵次生礦物雜化體。本發(fā)明基于細(xì)菌生物轉(zhuǎn)化自然界廣泛存在的水鐵礦合成用于修復(fù)水體六價(jià)鉻污染物的生物材料，能夠高效、重復(fù)實(shí)現(xiàn)六價(jià)鉻的還原去除，對(duì)于實(shí)際污染場(chǎng)地修復(fù)的適用性更強(qiáng)；而且，本發(fā)明的生物材料具有自我再生能力，可連續(xù)重復(fù)使用3次以上。同時(shí)，制備方法也較為簡(jiǎn)便易操作，對(duì)于水體重金屬污染防控具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境材料領(lǐng)域，具體涉及一種硫化亞鐵次生礦物雜化體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，重金屬污染問(wèn)題日益突出，其中鉻是我國(guó)重點(diǎn)防控的重金屬污染物之一。鉻及其化合物被廣泛應(yīng)用于印染、皮革、電鍍、油漆、化工等工業(yè)，由于技術(shù)不完善、管理不規(guī)范等原因致使含鉻廢物排放，造成水體、土壤等環(huán)境受到不同程度污染。鉻具有多種不同的化學(xué)價(jià)態(tài)，其中六價(jià)鉻和三價(jià)鉻是水體等自然環(huán)境中兩種常見(jiàn)的穩(wěn)定價(jià)態(tài)。六價(jià)鉻在水環(huán)境中具有更高的溶解度和遷移性，其生物毒性比三價(jià)鉻高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為I類(lèi)致癌物。因此，將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為低溶解度、低毒性的三價(jià)鉻或者將其吸附去除是環(huán)境中鉻污染的常用處理策略。

在地表環(huán)境中，廣泛存在的鐵(氫)氧化物是包含重金屬鉻在內(nèi)的各種污染物的天然“吸附劑”，顯著影響其環(huán)境命運(yùn)。弱結(jié)晶的水鐵礦具有極大的比表面積和高表面活性，通過(guò)吸附和共沉淀與地表水中污染物相互作用，成為后者的重要賦存介質(zhì)。但是，在自然條件下，水鐵礦不穩(wěn)定，會(huì)向結(jié)晶度高的其它鐵(氫)氧化物轉(zhuǎn)化，降低其對(duì)鉻的吸附能力，從而將吸附的鉻離子重新釋放出來(lái)。氧化性的水鐵礦也不能將高毒性的六價(jià)鉻還原成低毒性的三價(jià)鉻，且無(wú)法循環(huán)使用，使得這一應(yīng)用十分有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種細(xì)菌轉(zhuǎn)化水鐵礦合成硫化亞鐵次生礦物雜化體的方法，以及利用所述的硫化亞鐵次生礦物雜化體在修復(fù)水體鉻污染物中的應(yīng)用。具體采用以下的技術(shù)方案：

一種硫化亞鐵次生礦物雜化體的制備方法，包括以下步驟：將奧奈達(dá)希瓦氏菌MR-1接種至水鐵礦溶液中，得到細(xì)菌懸液，隨后加入硫代硫酸鈉，除去溶解氧后得到合成反應(yīng)液，培養(yǎng)后得到硫化亞鐵次生礦物雜化體。

本發(fā)明提供了一種基于細(xì)菌生物轉(zhuǎn)化自然界廣泛存在的水鐵礦合成用于修復(fù)水體六價(jià)鉻污染物的生物材料的方法，合成條件模擬水體沉積層的厭氧環(huán)境且簡(jiǎn)便易操作。所合成的生物材料為硫化亞鐵次生礦物與奧奈達(dá)希瓦氏菌雜化體，4h內(nèi)完全去除水體中26mg L^-1的六價(jià)鉻，明顯高于單獨(dú)細(xì)菌和單獨(dú)硫化亞鐵兩者去除量總和；而且該生物材料具有自我再生能力，可連續(xù)重復(fù)使用3次以上。相比于現(xiàn)有的基于限定化學(xué)試劑合成重金屬吸附材料的技術(shù)，本發(fā)明所提供的生物材料合成方法是基于自然礦物的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，對(duì)于實(shí)際污染場(chǎng)地修復(fù)的適用性更強(qiáng)。

優(yōu)選地，在上述制備方法中，接種量：硫代硫酸鈉的摩爾量＝每毫升10⁸cfu：5mmol；水鐵礦溶液的濃度為2.5mmol；培養(yǎng)的條件為：30℃培養(yǎng)12h。

優(yōu)選地，在上述制備方法中，通過(guò)通入氮?dú)獬ト芙庋酢?/p>

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明基于細(xì)菌生物轉(zhuǎn)化自然界廣泛存在的水鐵礦合成用于修復(fù)水體六價(jià)鉻污染物的生物材料，相比于單獨(dú)細(xì)菌和單獨(dú)硫化亞鐵，對(duì)于水體中的六價(jià)鉻吸附效果更好，相比于現(xiàn)有的基于限定化學(xué)試劑合成重金屬吸附材料，對(duì)于實(shí)際污染場(chǎng)地修復(fù)的適用性更強(qiáng)；而且，本發(fā)明的生物材料具有自我再生能力，可連續(xù)重復(fù)使用3次以上。同時(shí)，制備方法也較為簡(jiǎn)便易操作。

附圖說(shuō)明

圖1所示為細(xì)菌轉(zhuǎn)化水鐵礦的反應(yīng)液顏色變化圖；

圖2所示為硫化亞鐵次生礦物雜化體的X射線(xiàn)衍射圖；

圖3所示為硫化亞鐵次生礦物雜化體的掃描電子顯微照片；