CN106701733A - 用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料。沸石经磷酸二氢铵、四氢吡喃酮、5‑溴噻吩‑2‑甲醛、2,5‑二氯‑3‑溴吡啶、四溴噻吩和2‑乙炔噻吩制备的混合液改性后得到物质B；物质B经3‑氯哒嗪、乙醛苯腙、丙酮肟、硝酸胍和吲哚‑6‑甲醛制备的混合液改性后得到物质C；物质C经3‑噻吩甲醛、二戊基苯醌和4‑氨基‑3‑羟基‑1‑萘磺酸制备的混合液改性后得到物质D；物质D经硫酸丙酯、2‑氨基蒽醌和硝基脲制备的混合液改性后得到的物质即为用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理技术的功能材料研发与制备领域，特别涉及一种用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料及其制备方法。
背景技术
固定化微生物技术是六十年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物技术，通过化学或物理的手段，将游离细胞定位于限定的空间区域，使其保持活性，可以反复利用。在七十年代后期，随着水污染的日益严重，该技术因其独特的优点而被应用于工业废水的生物处理，与传统的悬浮生物处理法相比，固定化微生物技术具有提高反应器内微生物细胞浓度、保持高效菌种、微生物密度高且流失少、反应速度快、耐毒害能力强、处理设备简单等优点，因此近年来一直是国内外学者研究的热点之一，同时也取得了令人鼓舞的研究成果。固定化微生物技术能否投入实用的关键之处在于固定化载体材料的选择，应用于微生物固定化的载体应具有抗微生物分解、机械强度高、传质性能好、对微生物无毒、性质稳定、价格低廉、寿命长等特性。目前所采用的固定化载体材料主要有：有机高分子载体、无机载体和复合载体三大类。有机高分子载体对微生物无毒、传质性能好，但强度低、易被微生物分解、寿命短。无机载体如多孔陶珠、钙基膨润土、高岭土、硅藻土、活性炭、多孔硅、多孔玻璃等，具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、机械强度大、制作简单、耐酸碱、成本低、寿命长等特性，应用价值较大。但是它们同时具有密度大、实现流化的能效高、微生物的吸附有限并且容易脱落等缺点。因此需要对载体进行改性，从而改进载体的性能。
苯是石油化工、焦化等制造业排放废水中常见的有机污染物，是许多国家和组织的优先控制污染物之一，即使在低浓度条件下，也会对生物体也有较大的毒害作用。由于苯的挥发性大、生物毒性高且难以降解，因此对苯引发的污染事件逐渐成为人们关心的重点。含苯废水修复方法很多，其中微生物强化技术利具有经济性能好、产生二次污染少等优点而成为当前研究的热点。固定苯降解菌是实现恢复苯污染环境的最有效手段之一，但是，目前还缺少用于固定苯降解菌的功能材料，因此，开发用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料，这对于治理和修复苯污染环境具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料，其制备方法的具体步骤如下：
(1)向250mL质量百分比浓度为15％的磷酸二氢铵溶液中加入45g沸石，在1000r/min条件下搅拌50分钟，过滤除去液体，经500mL去离子水洗涤后在102℃的干燥箱中放置45分钟，得到物质A；
(2)将8.6g四氢吡喃酮加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液M1、混合液M2；
(3)将4.8克5-溴噻吩-2-甲醛和5.3克2,5-二氯-3-溴吡啶加入到150mL异丙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液N1、混合液N2；
(4)将混合液M1和8.6克四溴噻吩加入到混合液N1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O1；
(5)将物质A加入到混合液O1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A1，将物质A1在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质A2；
(6)将混合液M2和7.4克2-乙炔噻吩加入到混合液N2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O2；
(7)将物质A2加入到混合液O2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B；
(8)将5.2克3-氯哒嗪和4.1克乙醛苯腙加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液P1、混合液P2；
(9)将6.3克丙酮肟和7.8克硝酸胍加入到混合液P1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q1，将5.9克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R1；
(10)将物质B加入到混合液R1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B1，物质B1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B2；
(11)将5.6克丙酮肟和8.3克硝酸胍加入到混合液P2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q2，将4.2克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R2；
(12)将物质B2加入到混合液R2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B3，物质B3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C；
(13)将15.2克3-噻吩甲醛在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液S1、混合液S2；
(14)将4.1克二戊基苯醌和3.6克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T1；
(15)将物质C加入到混合液T1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C2；
(16)将3.1克二戊基苯醌和3.2克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T2；
(17)将物质C2加入到混合液T2中在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D；
(18)将25.2克硫酸丙酯在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液U1、混合液U2；
(19)将3.2克2-氨基蒽醌和5.1克硝基脲加入到混合液U1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V1；
(20)将物质D加入到混合液V1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D1，物质D1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D2；
(21)将3.6克2-氨基蒽醌和5.7克硝基脲加入到混合液U2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V2；
(22)将物质D2加入到混合液V2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D3，物质D3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到的物质即为用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料。
本发明的有益效果是，制得的用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料具有机械强度高、传质性能好、性质稳定、寿命长等特点。
具体实施方式
本发明提供了一种用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料，下面通过一个实例来说明其实施过程。
实施例1.
(1)向250mL质量百分比浓度为15％的磷酸二氢铵溶液中加入45g沸石，在1000r/min条件下搅拌50分钟，过滤除去液体，经500mL去离子水洗涤后在102℃的干燥箱中放置45分钟，得到物质A；
(2)将8.6g四氢吡喃酮加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液M1、混合液M2；
(3)将4.8克5-溴噻吩-2-甲醛和5.3克2,5-二氯-3-溴吡啶加入到150mL异丙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液N1、混合液N2；
(4)将混合液M1和8.6克四溴噻吩加入到混合液N1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O1；
(5)将物质A加入到混合液O1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A1，将物质A1在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质A2；
(6)将混合液M2和7.4克2-乙炔噻吩加入到混合液N2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O2；
(7)将物质A2加入到混合液O2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B；
(8)将5.2克3-氯哒嗪和4.1克乙醛苯腙加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液P1、混合液P2；
(9)将6.3克丙酮肟和7.8克硝酸胍加入到混合液P1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q1，将5.9克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R1；
(10)将物质B加入到混合液R1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B1，物质B1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B2；
(11)将5.6克丙酮肟和8.3克硝酸胍加入到混合液P2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q2，将4.2克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R2；
(12)将物质B2加入到混合液R2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B3，物质B3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C；
(13)将15.2克3-噻吩甲醛在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液S1、混合液S2；
(14)将4.1克二戊基苯醌和3.6克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T1；
(15)将物质C加入到混合液T1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C2；
(16)将3.1克二戊基苯醌和3.2克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T2；
(17)将物质C2加入到混合液T2中在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D；
(18)将25.2克硫酸丙酯在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液U1、混合液U2；
(19)将3.2克2-氨基蒽醌和5.1克硝基脲加入到混合液U1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V1；
(20)将物质D加入到混合液V1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D1，物质D1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D2；
(21)将3.6克2-氨基蒽醌和5.7克硝基脲加入到混合液U2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V2；
(22)将物质D2加入到混合液V2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D3，物质D3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到的物质即为用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料。
下面是运用本发明方法制得的改性膨润土吸附剂对苯降解菌进行了固定化，并用固定后的苯降解菌对苯污染水体进行了降解实验，结果表明：当苯的初始浓度为15.4mg/L时，投加固定后的苯降解菌10天后苯的浓度降低到0.2mg/L。
Claims (1)
1.一种用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料，其特征在于，制备该改性沸石功能材料方法的具体步骤如下：
(1)向250mL质量百分比浓度为15％的磷酸二氢铵溶液中加入45g沸石，在1000r/min条件下搅拌50分钟，过滤除去液体，经500mL去离子水洗涤后在102℃的干燥箱中放置45分钟，得到物质A；
(2)将8.6g四氢吡喃酮加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液M1、混合液M2；
(3)将4.8克5-溴噻吩-2-甲醛和5.3克2,5-二氯-3-溴吡啶加入到150mL异丙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液N1、混合液N2；
(4)将混合液M1和8.6克四溴噻吩加入到混合液N1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O1；
(5)将物质A加入到混合液O1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A1，将物质A1在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质A2；
(6)将混合液M2和7.4克2-乙炔噻吩加入到混合液N2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液O2；
(7)将物质A2加入到混合液O2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质A3，物质A3在105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B；
(8)将5.2克3-氯哒嗪和4.1克乙醛苯腙加入到400mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液P1、混合液P2；
(9)将6.3克丙酮肟和7.8克硝酸胍加入到混合液P1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q1，将5.9克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R1；
(10)将物质B加入到混合液R1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B1，物质B1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质B2；
(11)将5.6克丙酮肟和8.3克硝酸胍加入到混合液P2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液Q2，将4.2克吲哚-6-甲醛加入到混合液Q2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液R2；
(12)将物质B2加入到混合液R2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质B3，物质B3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C；
(13)将15.2克3-噻吩甲醛在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液S1、混合液S2；
(14)将4.1克二戊基苯醌和3.6克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T1；
(15)将物质C加入到混合液T1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质C2；
(16)将3.1克二戊基苯醌和3.2克4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸加入到混合液S2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液T2；
(17)将物质C2加入到混合液T2中在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D；
(18)将25.2克硫酸丙酯在1000r/min搅拌条件下加入到500mL无水乙醇中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，摇匀后分成等量2份，得到混合液U1、混合液U2；
(19)将3.2克2-氨基蒽醌和5.1克硝基脲加入到混合液U1中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V1；
(20)将物质D加入到混合液V1中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D1，物质D1经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到物质D2；
(21)将3.6克2-氨基蒽醌和5.7克硝基脲加入到混合液U2中，在1000r/min条件下搅拌8分钟，得到混合液V2；
(22)将物质D2加入到混合液V2中，在温度为30℃的摇床中摇动15分钟，过滤除去液体得到物质D3，物质D3经150mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后105℃的干燥箱中放置65分钟，得到的物质即为用于固定苯降解菌的改性沸石功能材料。
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