CN109722450B - 枯草芽孢杆菌诱导制备高比表面积多孔羟基磷灰石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用枯草芽孢杆菌诱导制备高比表面积多孔羟基磷灰石的方法,向氯化钙和磷酸苯二钠的混合液中加入枯草芽孢杆菌菌液进行反应,得到羟基磷灰石。本发明以枯草芽孢杆菌为菌种,来分解磷酸苯二钠制得高比表面积多孔羟基磷灰石,无需为了清除其添加剂而烦恼,对水体无毒害作用,从而避免了添加剂对最终样品的污染等问题,从而影响其应用。本发明制得的羟基磷灰石粉末具有高的比表面积,在废水处理方面有广泛的应用。本发明反应条件温和,操作过程简单,反应迅速,产率高,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于废水处理材料领域,具体涉及一种利用枯草芽孢杆菌诱导制备高比表面积多孔羟基磷灰石的枯草芽孢杆菌诱导法。
背景技术
羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)的分子式为Ca10(PO4)6(OH)2,密度为3.16gcm-2。微溶于水,呈弱碱性,易溶于酸,难溶于碱。HA是人体骨骼和牙齿中一种重要的无机组成部分,约占人体骨组织的75%以上,由于其具有良好的生物相容性、骨传导性、流动性和吸附性,而广泛应用于骨组织工程技术等方面。近年来,为满足不同的应用需求,研究者们制备出了多孔状、球状、棒状、片状、晶须状等多种形态的羟基磷灰石材料。在这些形态中,多孔羟基磷灰石具有比表面积高、亲和性好等优点而受到极大的关注。
目前,合成多孔羟基磷灰石的方法主要水热法、喷雾法、溶胶-凝胶法、模板法等。
水热法通过调整反应过程中化学计量比、pH值、温度、时间等参数来直接控制合成具有某种特殊形貌、特定尺寸和微结构的颗粒。此种方法所制备的粒子粒径分布较广,形貌不够规则。喷雾法,具备过程连续、操作简单、反应无污染等优点,但只有发生体相沉积时才能形成实心球形颗粒,大多情况下存在浓度梯度,使沉积发生在球形雾滴的表面层,形成不规则的形貌。这种方法对设备要求较高,反应条件苛刻,能耗大而造成成本高,不利于实际工业应用生产。溶胶-凝胶法工艺中需要采用低表面张力的有机溶剂,影响因素比较多,如水解时间、溶液pH值、热处理温度等。想得到可控的球形羟基磷灰石比较困难。模板法是以结构可变性大的柔性有机分子作为模板的软模板法和以具有刚性结构的物质作为模板的硬模板法,通过离子交换反应来合成制备出所需结构和形貌的颗粒。此法制得的羟基磷灰石颗粒存在表面油相、表面活性剂和模板难以彻底清除的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为:提供了一种利用枯草芽孢杆菌诱导制备高比表面积多孔羟基磷灰石方法,以枯草芽孢杆菌为菌种,分解磷酸苯二钠获得磷源,制得多孔羟基磷灰石。
本发明的技术方案为:一种利用枯草芽孢杆菌诱导制备高比表面积多孔羟基磷灰石的方法,向氯化钙和磷酸苯二钠的混合液中加入枯草芽孢杆菌菌液进行反应,得到羟基磷灰石。
进一步地,氯化钙和磷酸苯二钠的混合液由浓度为0.01~0.05mol/L的氯化钙和0.006~0.03mol/L的磷酸苯二钠水溶液构成。
进一步地,混合液与枯草芽孢杆菌菌液的体积比为1︰3~4︰1。
进一步地,所述反应为在温度30~37℃下反应6~72h。
进一步地,反应完成后,还包括:将反应液离心过滤,滤饼冲洗干净后冷冻干燥,得到羟基磷灰石粉末。
进一步地,滤饼采用蒸馏水或无水乙醇冲洗。
进一步地,冷冻干燥时间为12~24h。
进一步地,枯草芽孢杆菌菌液为枯草芽孢杆菌的LB培养液。
进一步地,枯草芽孢杆菌菌液通过以下方法制备:将活化后的枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中,在30~37℃下进行振荡培养,振荡频率为100~200r/min,培养8~10h。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明以枯草芽孢杆菌为菌种,来分解磷酸苯二钠制得高比表面积多孔羟基磷灰石,无需为了清除其添加剂而烦恼,对水体无毒害作用,从而避免了添加剂对最终样品的污染等问题,从而影响其应用。
本发明制得的羟基磷灰石粉末具有高的比表面积,在废水处理方面有广泛的应用。
本发明反应条件温和,操作过程简单,反应迅速,产率高,适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例中多孔羟基磷灰石的场发射扫描电镜图;其中(a)为低倍扫描电镜图;(b)为高倍扫描电镜图;
图2为本发明实施例中多孔羟基磷灰石的X-射线衍射图;
图3为本发明实施例中多孔羟基磷灰石的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
实施例1:
(1)称取2g酵母粉、10g蛋白胨、10gNaCl、1000mL蒸馏水配制培养基,调节pH为7.2-7.4,分装在100mL锥形瓶中每个装50mL,灭菌后,将1mL枯草芽孢杆菌接种至配制好的培养基中,在30~37℃下进行振荡培养,振荡频率为170r/min,活化6h。
(2)在超净工作台中取1mL活化的菌液接种在50mL灭菌未使用过的LB培养基中,在30~37℃下进行振荡培养,振荡频率为100r/min,培养8h。
(3)配制50mL 0.05mol L-1CaCl2溶液和0.03mol L-1磷酸苯二钠的化学溶液,灭菌。
(4)将步骤(2)制备的菌液和步骤(3)制备的灭菌后化学溶液在超净工作台中混合,在33℃下进行振荡培养,振荡频率为100r/min,反应8h。
(5)将步骤(4)所得的溶液离心过滤,并用无水乙醇冲洗3次以上。
(6)将步骤(5)中冲洗干净的滤饼放入冷冻干燥箱中,冷冻干燥24h,所得的就是多孔羟基磷灰石。
经检测:实施例1所制备的是多孔羟基磷灰石,多孔由片状纳米粒子组成,这些纳米粒子交织在一起呈现出致密的微孔结构(如图1(b))。
实施例2
(1)称取4g酵母粉、10g蛋白胨、10gNaCl、1000mL蒸馏水配制培养基,调节pH为7.2-7.4,分装在100mL锥形瓶中每个装50mL,灭菌后,将1mL枯草芽孢杆菌接种至配制好的培养基中,在35℃下进行振荡培养,振荡频率为170r/min,活化10h。
(2)在超净工作台中取1mL活化的菌液接种在50mL灭菌未使用过的LB培养基中,在30℃下进行振荡培养,振荡频率为170r/min,培养8h。
(3)配制50mL,0.03molL-1CaCl2溶液和0.018molL-1磷酸苯二钠的化学溶液,灭菌。
(4)将步骤(2)制备的菌液和步骤(3)制备的灭菌后化学溶液在超净工作台中混合,在32℃下进行振荡培养,振荡频率为170r/min,反应10h。
(5)将步骤(4)所得的溶液离心过滤,并用蒸馏水冲洗3次以上。
(6)将步骤(5)中冲洗干净的滤饼放入冷冻干燥箱中,冷冻干燥24h,所得的就是多孔羟基磷灰石。
经检测:实施例2所制备的是多孔羟基磷灰石,多孔由片状纳米粒子组成,这些纳米粒子交织在一起呈现出致密的微孔结构。对这些颗粒进行的XRD分析:颗粒的衍射峰与标准羟基磷灰石PDF卡片基本一致。表明该物质为多孔羟基磷灰石。
实施例3
(1)称取5g酵母粉、10g蛋白胨、10gNaCl、1000mL蒸馏水配制培养基,调节pH为7.2-7.4,分装在100mL锥形瓶中每个装50mL,灭菌后,将1mL枯草芽孢杆菌接种至配制好的培养基中,在35℃下进行振荡培养,振荡频率为200r/min,活化10h。
(2)在超净工作台中取1mL活化的菌液接种在50mL灭菌未使用过的LB培养基中,在35℃下进行振荡培养,振荡频率为200r/min,培养10h。
(3)配制50mL,0.01molL-1CaCl2溶液和0.006molL-1磷酸苯二钠的化学溶液,灭菌。
(4)将步骤(2)制备的菌液和步骤(3)制备的灭菌后化学溶液在超净工作台中混合,在35℃下进行振荡培养,振荡频率为200r/min,反应10h。
(5)将步骤(4)所得的溶液离心过滤,并用乙醇冲洗3次以上。
(6)将步骤(5)中冲洗干净的滤饼放入冷冻干燥箱中,冷冻干燥24h,所得的就是多孔羟基磷灰石。
经检测:实施例3所制备的是弱结晶的多孔羟基磷灰石,多孔由片状纳米粒子组成,这些纳米粒子交织在一起呈现出较为开放的微孔结构。进行的FI-IR分析知道:-OH峰出现在3434cm-1,O—P—O弯曲振动峰出现在563和603cm-1,P—O不对称伸缩振动峰出现在1042cm-1,可以确定此物质为羟基磷灰石。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,向氯化钙和磷酸苯二钠的混合液中加入枯草芽孢杆菌菌液,在温度30~37℃下反应6~72h,得到羟基磷灰石;所述氯化钙和磷酸苯二钠的混合液由浓度为0.01~0.05mol/L的氯化钙和0.006~0.03mol/L的磷酸苯二钠水溶液构成。
2.根据权利要求1所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,混合液与枯草芽孢杆菌菌液的体积比为1︰3~4︰1。
3.根据权利要求1所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,反应完成后,还包括:将反应液离心过滤,滤饼冲洗干净后冷冻干燥,得到羟基磷灰石粉末。
4.根据权利要求3所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,滤饼采用蒸馏水或无水乙醇冲洗。
5.根据权利要求3所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,冷冻干燥时间为12~24h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,枯草芽孢杆菌菌液为枯草芽孢杆菌的LB培养液。
7.根据权利要求1-5任一项所述的枯草芽孢杆菌诱导制备多孔羟基磷灰石的方法,其特征在于,枯草芽孢杆菌菌液通过以下方法制备:将活化后的枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中,在30~37℃下进行振荡培养,振荡频率为100~200r/min,培养8~10h。
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