CN103933948A - 纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”方法及其在含铀废水处理中的应用。通过使用N,N-二甲基甲酰胺和正硅酸乙酯等有机溶液对磁性纳米Fe3O4进行基体改性，并使用丁二酸酐对其进行上沿衍生羧基，再与氯乙酰化学修饰后的啤酒酵母菌表面的羟基发生N-酰化反应，得到一种新型功能化磁性生物吸附剂。纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”后的粒径明显变小，表面仍不光滑，凹凸不平且排列不规则，具有较多的孔隙，从而为吸附铀酰离子提供了较大的表面积和更多的吸附位点，对吸附铀的性能有较大改善。本发明的方法简单，反应条件温和。而且，吸附剂对浓度为0.45~0.50mg/L的低浓度含铀废水中的铀的吸附率均在90%以上。
Description
技术领域
本发明属于资源利用与环境保护领域，特别涉及纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法及其在含铀废水处理中的应用。
背景技术
吸附法具有吸附剂制备成本低、吸附效果好、可操作性强等优势，一直被认为是含铀废水处理中的一种简单、快速、有效和最具应用前景价值的研究方法。吸附法的关键就是寻找有效的吸附剂，要求吸附剂具有较高的吸附量、较快的吸附速率且容易再生。当前国内外很多学者就如何研发吸附铀酰离子效果好、性能稳定的吸附剂开展了大量研究。
生物吸附法由于吸附剂来源丰富、价格低廉、无二次污染、操作简单、选择性吸附性能好及容易循环再生等优点而备受关注，从上世纪 80 年代开始，人们就利用活的或将灭活的生物体用于含铀废水生物吸附和生物降解，效果较为理想。用于含铀废水吸附处理的常见生物吸附剂主要包括藻类、菌类和一些有机生物质，如壳聚糖、纤维素和麦秆等，特别是藻类和菌类，如啤酒酵母菌、蓝藻等。
尽管生物吸附法在处理含铀废水中得到了广泛的研究与应用，但是，当含铀废水中铀的浓度稍高时生物吸附剂容易聚集，加上生物吸附剂(如啤酒酵母菌)的机械强度弱、化学稳定性欠佳、吸附容量小、分离时间长其操作较为复杂等因素，从而影响其对铀的吸附效果。因此，利用生物吸附技术处理实际工业含铀废水仍然还很少。
磁性纳米Fe3O4作为一种新型的功能吸附材料，具有很多传统材料所不具备的许多特性。如随着磁性纳米颗粒粒径的减小，其表面原子数将急剧增加，从而磁性纳米颗粒的比表面积和表面自由能也急剧增大。同时，纳米Fe3O4表面原子周围缺少相邻的原子，表面原子具有较强的不饱和性，极易与其他原子或离子相结合而稳定下来。因而，磁性纳米Fe3O4粒子具有较大的化学活性和生物相容性，所以经常作为微生物载体成为辅助材料用于废水处理等领域，并将与微生物协同吸附重金属离子。
但是，纳米Fe3O4的磁性和其他理化性质极易受外界环境的影响(如被酸碱破坏或被氧化变质)，且其磁性粒子易于团聚、化学稳定性不高，造成在吸附和洗脱过程中，随着体系 pH 值的变化，将引起该类纳米材料的腐蚀或溶解，难以实现循环再使用的目的。
因此，如果将生物吸附法和磁性材料结合起来，构筑新型功能化磁性生物吸附剂，不仅可以缩短吸附剂对含铀废水在铀酰离子吸附后的分离时间，而且可以增强生物吸附剂的机械强度，同时还能够使磁性生物吸附剂获得更大的比表面积，从而提高其对铀的吸附容量。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”新方法及其在含铀废水处理中的应用，该方法具有对环境友好、能协同吸附铀酰离子、吸附效果好，又具有合成工艺简单、无二次污染等多重优点。
本发明提供的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”新方法，是通过使用N,N-二甲基甲酰胺和正硅酸乙酯等有机溶液对磁性纳米Fe3O4进行基体改性，并使用丁二酸酐对其进行上沿衍生羧基，再与氯乙酰化学修饰后的啤酒酵母菌表面的羟基发生N-酰化反应，得到一种新型功能化磁性生物吸附剂。并将获得的新型功能化磁性生物吸附剂应用于含铀废水的吸附试验中，通过调节铀溶液的浓度、反应溶液的pH值、吸附剂的投入量和吸附温度等因素，考察吸附剂对含铀废水中铀的吸附效果。
具体步骤如下：
（1）啤酒酵母菌的预处理
使用200目的分子筛对采集的啤酒酵母废弃菌丝体进行筛分，将筛分下来的菌丝体进行反复研磨，在100 oC下进行高温灭菌45 min。随后蒸馏水冲洗多次，待上层静置液基本为清液为止。再使用8000
r/min的离心机进行分处理离15
min后，随后将其置于4.0 oC恒温冰箱中冷藏储存，即得所需的啤酒酵母菌菌体。
（2）氯乙酰化学修饰啤酒酵母菌
称取1.5 g啤酒酵母菌体装入250 mL烧杯中，随后加入25 mL无水甲醇、3.0 mL浓度为35%的盐酸溶液和150 mL蒸馏水，盖上表面皿，室温条件下在通风橱中电磁搅拌10 h。然后向烧杯中缓缓加入10 mL浓度为98%的氯乙酰溶液，在50oC恒温水浴箱中水浴反应 24 h。将反应液静置1.0h后过滤，再用浓度为65%的丙酮溶液和蒸馏水洗涤3次，使用3000 r/min的离心机离心，室温沥干，收集后得到氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体。
（3）磁性纳米Fe3O4的羧基化改性
将5.0 g磁性纳米Fe3O4粒子放入500 mL三口烧瓶中，加入10 0mL乙醇溶液进行超声分散1.0 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为6.0。在超声分散过程中缓慢滴加50 mL正硅酸乙酯，再相继加入120 mLN,N-二甲基甲酰胺和40 mL无水甲苯到混合溶液中，随后将三口瓶放在50 oC恒温水浴箱中磁力搅拌2.0 h。将15 g丁二酸酐粉末加入150 mL烧杯中，向其中加入蒸馏水100 mL，加热溶解后加入三口瓶中，并通氮气保护。随后将三口瓶于50 oC恒温水浴箱内继续磁力搅拌1.0 h，使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为7.0。将反应液静置2.0h后，过滤，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥10 h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的磁性纳米Fe3O4粒子。
（4）纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将一定质量的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将一定质量的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于一定温度下的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到磁性生物吸附剂。
（5）磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装不同浓度的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值，再根据实验要求，向溶液中加入一定质量的磁性生物吸附剂，将其置于一定温度的恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度，并根据吸附前后溶液中铀的浓度计算新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率。
所述步骤（1）的啤酒酵母废弃菌丝体是从燕京啤酒湖南省衡阳市分公司采样所得的。
所述步骤（4）的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体质量为0.5 ~
1.5 g。
所述步骤（4）的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子质量为10 ~ 20 g 。
所述步骤（4）的恒温水浴摇床温度为60 ~ 70 oC。
所述步骤（5）的铀溶液的浓度为0.45 ~ 0.50 mg/L；溶液的pH值为2.0 ~7.0；磁性生物吸附剂的质量为5 ~ 10 mg；吸附温度为40 ~ 65 oC。
本发明所述的磁性生物吸附剂对含铀废水中铀的吸附率均在90%以上，并能使低浓度含铀废水中的铀得到较好的处理。
本发明的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法及其应用，相比现有的技术，具有以下显著优点：
（1）通过纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”，不仅克服了单纯的生物吸附剂(如啤酒酵母菌)的机械强度弱、化学稳定性佳、吸附容量小和分离时间长等不足，而且也弥补了裸露的磁性纳米Fe3O4粒子极易被酸碱破坏或被氧化变质，从而影响其对含铀废水中铀酰离子的吸附效果的缺陷。
（2）通过纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”，实现了纳米Fe3O4与啤酒酵母菌协同吸附铀酰离子的目的，增强了吸附效果。
（3）纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”过程中，操作简单，反应条件温和，不需要任何加压等化工设备，加热条件也容易实现，生产周期短，能耗低，产品的收率高。
（4）新型功能化磁性生物吸附剂对低浓度（铀浓度在0.50
mg/L及其以下）含铀废水处理吸附效果甚佳，并具有很好的效果（吸附率均在90%以上）。
附图说明
图1为实施例1中氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体的扫描电镜图，
图2为实施例1中新型功能化磁性生物吸附剂的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过对实施例对本发明进行具体描述，它们只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改进或调整，均属于本发明保护范围。
实施例1：
第一步，啤酒酵母菌的预处理
使用200目的分子筛对采集的啤酒酵母废弃菌丝体进行筛分，将筛分下来的菌丝体进行反复研磨，在100 oC下进行高温灭菌45 min。随后蒸馏水冲洗多次，待上层静置液基本为清液为止。再使用8000
r/min的离心机进行分处理离15
min后，随后将其置于4.0 oC恒温冰箱中冷藏储存，即得所需的啤酒酵母菌菌体。
第二步，氯乙酰化学修饰啤酒酵母菌
称取1.5 g啤酒酵母菌体装入250 mL烧杯中，随后加入25 mL无水甲醇、3.0 mL浓度为35%的盐酸溶液和150 mL蒸馏水，盖上表面皿，室温条件下在通风橱中电磁搅拌10 h。然后向烧杯中缓缓加入10 mL浓度为98%的氯乙酰溶液，在50oC恒温水浴箱中水浴反应 24 h。将反应液静置1.0h后过滤，再用浓度为65%的丙酮溶液和蒸馏水洗涤3次，使用3000 r/min的离心机离心，室温沥干，收集后得到氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体。并使用JSM−6360LV型扫描电子显微镜对其结构进行表征。结构如图1。
第三步，磁性纳米Fe3O4的羧基化改性
将5.0 g磁性纳米Fe3O4粒子放入500 mL三口烧瓶中，加入10 0mL乙醇溶液进行超声分散1.0 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为6.0。在超声分散过程中缓慢滴加50 mL正硅酸乙酯，再相继加入120 mLN,N-二甲基甲酰胺和40 mL无水甲苯到混合溶液中，随后将三口瓶放在50 oC恒温水浴箱内磁力搅拌2.0 h。将15 g丁二酸酐粉末加入150 mL烧杯中，向其中加入蒸馏水100 mL，加热溶解后加入三口瓶中，并通氮气保护。随后将三口瓶于50 oC恒温水浴箱内继续磁力搅拌1.0 h，使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为7.0。将反应液静置2.0h后，过滤，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥10 h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的磁性纳米Fe3O4粒子。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将0.5 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将15 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于70 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。并使用JSM−6360LV型扫描电子显微镜对其的结构进行表征。结构如图2。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装浓度为0.45 mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为2.0，再根据实验要求，向溶液中加入5.0 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于40 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.042
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为90.67%。
实施例2：
第一步，具体操作如实施例1。
第二步，氯乙酰化学修饰啤酒酵母菌
称取1.5 g啤酒酵母菌体装入250 mL烧杯中，随后加入25 mL无水甲醇、3.0 mL浓度为35%的盐酸溶液和150 mL蒸馏水，盖上表面皿，室温条件下在通风橱中电磁搅拌10 h。然后向烧杯中缓缓加入10 mL浓度为98%的氯乙酰溶液，在50oC恒温水浴箱中水浴反应 24 h。将反应液静置1.0h后过滤，再用浓度为65%的丙酮溶液和蒸馏水洗涤3次，使用3000 r/min的离心机离心，室温沥干，收集后得到氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体。
第三步，磁性纳米Fe3O4的羧基化改性
将5.0 g磁性纳米Fe3O4粒子放入500 mL三口烧瓶中，加入10 0mL乙醇溶液进行超声分散1.0 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为6.0。在超声分散过程中缓慢滴加50 mL正硅酸乙酯，再相继加入120 mLN,N-二甲基甲酰胺和40 mL无水甲苯到混合溶液中，随后将三口瓶放在50 oC恒温水浴箱内磁力搅拌2.0 h。将15 g丁二酸酐粉末加入150 mL烧杯中，向其中加入蒸馏水100 mL，加热溶解后加入三口瓶中，并通氮气保护。随后将三口瓶于50 oC恒温水浴箱内继续磁力搅拌1.0 h，使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为7.0。将反应液静置2.0 h后，过滤，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥10 h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的磁性纳米Fe3O4粒子。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将0.5 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将20 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于65 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装浓度为0.46 mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为3.0，再根据实验要求，向溶液中加入6.0 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于45 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.030
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为93.48%。
实施例3：
第一步，具体操作如实施例1。
第二步，具体操作如实施例2。
第三步，具体操作如实施例2。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将1.0 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将20 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于60 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装浓度为0.47 mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为4.0，再根据实验要求，向溶液中加入7.0 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于50 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.029
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为93.83%。
实施例4：
第一步，具体操作如实施例1。
第二步，具体操作如实施例2。
第三步，具体操作如实施例2。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将1.0 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将10 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于70 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装浓度为0.48 mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为5.0，再根据实验要求，向溶液中加入8.0 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于55 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.041
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为91.46%。
实施例5：
第一步，具体操作如实施例1。
第二步，具体操作如实施例2。
第三步，具体操作如实施例2。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将1.5 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将10 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于65 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250 mL的锥形瓶中盛装浓度为0.49 mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为6.0，再根据实验要求，向溶液中加入9.0 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于60 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.044
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为91.02%。
实施例6：
第一步，具体操作如实施例1。
第二步，具体操作如实施例2。
第三步，具体操作如实施例2。
第四步，纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将1.5 g的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500
mL的烧杯中，加入100
mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0。再将15 mg的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌搅拌1.0 h。然后将烧杯置于60 oC的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h。随后使之静止沉降，取上清液，经8 000
r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到新型功能化磁性生物吸附剂。
第五步，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附
向250
mL的锥形瓶中盛装浓度为0.50
mg/L的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值为7.0，再根据实验要求，向溶液中加入10 g的新型功能化磁性生物吸附剂，将其置于70 oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.047
mg/L，新型功能化磁性生物吸附剂对铀的吸附率为90.06%。
Claims (8)
1.纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法，其特征在于，通过使用N,N-二甲基甲酰胺和正硅酸乙酯等有机溶液对磁性纳米Fe3O4进行基体改性，并使用丁二酸酐对其进行上沿衍生羧基，再与氯乙酰化学修饰后的啤酒酵母菌表面的羟基发生N-酰化反应，得到磁性生物吸附剂，
具体步骤如下：
（1）啤酒酵母菌的预处理
使用200目的分子筛对采集的啤酒酵母废弃菌丝体进行筛分，将筛分下来的菌丝体进行反复研磨，在100 oC下进行高温灭菌45 min，随后蒸馏水冲洗多次，待上层静置液基本为清液为止，再使用8000 r/min的离心机进行分处理离15 min后，随后将其置于4.0 oC恒温冰箱中冷藏储存，即得所需的啤酒酵母菌体；
（2）氯乙酰化学修饰啤酒酵母菌
称取1.5 g啤酒酵母菌体装入250 mL烧杯中，随后加入25 mL无水甲醇、3.0 mL浓度为35%的盐酸溶液和150 mL蒸馏水，盖上表面皿，室温条件下在通风橱中电磁搅拌10 h，然后向烧杯中缓缓加入10
mL浓度为98%的氯乙酰溶液，在50oC恒温水浴箱中水浴反应 24 h，
将反应液静置1.0h后过滤，再用浓度为65%的丙酮溶液和蒸馏水洗涤3次，使用3000 r/min的离心机离心，室温沥干，收集后得到氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体；
（3）磁性纳米Fe3O4的羧基化改性
将5.0 g磁性纳米Fe3O4粒子放入500 mL三口烧瓶中，加入10 0mL乙醇溶液进行超声分散1.0 h，并使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为6.0，在超声分散过程中缓慢滴加50 mL正硅酸乙酯，再相继加入120
mLN,N-二甲基甲酰胺和40 mL无水甲苯到混合溶液中，随后将三口瓶放在50 oC恒温水浴箱中磁力搅拌2.0 h，将15 g丁二酸酐粉末加入150 mL烧杯中，向其中加入蒸馏水100
mL，加热溶解后加入三口瓶中，并通氮气保护，随后将三口瓶于50 oC恒温水浴箱内继续磁力搅拌1.0 h，使用浓度为25%的氨水调节溶液的pH值为7.0，将反应液静置2.0 h后，过滤，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥10 h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的磁性纳米Fe3O4粒子；
（4）纳米Fe3O4与啤酒酵母菌的“接枝负载”
将一定质量的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体装入500 mL的烧杯中，加入100 mL蒸馏水使其浸泡5.0 h，得到啤酒酵母菌的悬浮液，并使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH值为5.0，再将一定质量的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子加如烧杯中，并不断进行超声分散，使其均匀分散在啤酒酵母菌的悬浮液中，在室温下进行磁力搅拌1.0 h，然后将烧杯置于一定温度的恒温水浴箱中磁力搅拌3.0 h，待充分反应后，使之静止沉降，取上清液，经8 000 r/min离心0.5 h后，再分别用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次，在80 oC真空下干燥5.0 h，即得到磁性生物吸附剂。
2.根据权利要求1所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法，其特征在于，所述步骤（4）的氯乙酰化学修饰的啤酒酵母菌体质量为0.5 ~ 1.5 g。
3.根据权利要求1所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法，其特征在于，所述步骤（4）的3-氨丙基三乙氧基硅烷—丁二酸酐羧基化改性的纳米Fe3O4粒子质量为10 ~ 20 g。
4.根据权利要求1所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法，其特征在于，所述步骤（4）的恒温水浴箱温度为60 ~ 70 oC。
5.根据权利要求1所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载”方法，其特征在于，所述步骤（1）的啤酒酵母废弃菌丝体是从燕京啤酒湖南省衡阳市分公司采样所得的。
6.纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载” 获得的磁性生物吸附剂的应用，其特征在于，具体步骤如下：
向250 mL的锥形瓶中盛装不同浓度的铀溶液，使用浓度为0.1mol/L的HCl和NaOH溶液调节溶液pH值，再根据实验要求，向溶液中加入一定质量的磁性生物吸附剂，将其置于一定温度的恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附，吸附反应2.5 h后，在8 000 r/min离心分离10~15 min，取上清液，用三氯化钛还原法或者钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度，并根据吸附前后溶液中铀的浓度计算磁性生物吸附剂对铀的吸附率。
7.根据权利要求5所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载” 获得的磁性生物吸附剂的应用，其特征在于，铀溶液的浓度为0.45 ~ 0.50 mg/L；溶液的pH值为2.0 ~7.0；磁性生物吸附剂的质量为5 ~ 10 mg；吸附温度为40 ~ 65 oC。
8.根据权利要求5所述的纳米Fe3O4与啤酒酵母菌“接枝负载” 获得的磁性生物吸附剂的应用，其特征在于，所述的磁性生物吸附剂对含铀废水中铀的吸附率在90%以上。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916342A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-16 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种从含铀酰离子的水溶液中富集铀的方法 |
| CN105132403A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-09 | 南华大学 | 一种功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法及其应用 |
| CN106024086A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 南华大学 | 用于酸性含铀废水处理的升流式厌氧生物滤池 |
| CN111167400A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 河南大学 | 改性铁基功能材料在重金属污染修复中的应用 |
| CN111905826A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-10 | 河南师范大学 | 一种非均相酵母负载手性金属钌催化剂的制备方法及其应用 |
| CN112898564A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 江南石墨烯研究院 | 在外磁场条件下定向排列的尼龙的制备方法 |
| CN114990007A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-09-02 | 广州大丘有机农产有限公司 | 一种复合发酵菌剂及其制备方法 |
| CN116603030A (zh) * | 2023-05-27 | 2023-08-18 | 陕西年青保制药有限公司 | 一种用于卵巢早衰的中药组合物、制剂及其制备工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102059100A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 四川农业大学 | 一种磁性酿酒酵母菌的制备方法及其处理印染废水技术 |
| CN102079823A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-01 | 南华大学 | 一种乙二胺改性壳聚糖复合磁性微球的制备方法及其用途 |
| CN102744048A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 长安大学 | 酵母菌微球体磁性复合材料表面印迹吸附剂的制备方法 |
-
2014
- 2014-04-21 CN CN201410158552.5A patent/CN103933948A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102079823A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-01 | 南华大学 | 一种乙二胺改性壳聚糖复合磁性微球的制备方法及其用途 |
| CN102059100A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 四川农业大学 | 一种磁性酿酒酵母菌的制备方法及其处理印染废水技术 |
| CN102744048A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-10-24 | 长安大学 | 酵母菌微球体磁性复合材料表面印迹吸附剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 彭国文等: "纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌对铀的吸附性能与机理", 《中国有色金属学报》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916342A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-16 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种从含铀酰离子的水溶液中富集铀的方法 |
| WO2016179935A1 (zh) * | 2015-05-11 | 2016-11-17 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种从含铀酰离子的水溶液中富集铀的方法 |
| CN105132403A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-09 | 南华大学 | 一种功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌的方法及其应用 |
| CN106024086A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 南华大学 | 用于酸性含铀废水处理的升流式厌氧生物滤池 |
| CN111167400A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 河南大学 | 改性铁基功能材料在重金属污染修复中的应用 |
| CN111905826A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-10 | 河南师范大学 | 一种非均相酵母负载手性金属钌催化剂的制备方法及其应用 |
| CN111905826B (zh) * | 2020-08-20 | 2023-03-31 | 河南师范大学 | 一种非均相酵母负载手性金属钌催化剂的制备方法及其应用 |
| CN112898564A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 江南石墨烯研究院 | 在外磁场条件下定向排列的尼龙的制备方法 |
| CN114990007A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-09-02 | 广州大丘有机农产有限公司 | 一种复合发酵菌剂及其制备方法 |
| CN114990007B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-03-14 | 广州大丘有机农产有限公司 | 一种复合发酵菌剂及其制备方法 |
| CN116603030A (zh) * | 2023-05-27 | 2023-08-18 | 陕西年青保制药有限公司 | 一种用于卵巢早衰的中药组合物、制剂及其制备工艺 |
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