CN114570421A - 酵母原位固定纳米零价铁磁性材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及酵母原位固定纳米零价铁磁性材料及其制备方法与应用。本发明以酵母细胞为载体，通过原位固定制备出一种新型酵母原位固定化纳米零价铁磁性材料，该材料具有分散性高、催化性能高和易于回收的优点。将一定量的该材料与过一硫酸盐(PMS)投加到污水中，磁性材料能够很好的活化PMS产生硫酸根自由基，持续有效地降解水中的难降解有机物。经测试，本发明的材料能够在3min内降解93.6％的TCH。此外，本材料也能降解其他污染物，具有一定普遍适用性。经测试本材料能够在3min内降解98.9％的孔雀石绿(MG)、99.2％的亚甲基蓝(MB)以及99.2％的罗丹明B(RhB)，因而具备混合污水处理应用的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法、采用所述制备方法制备的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料、所述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料在污水处理中的应用。
背景技术
盐酸四环素(TCH)属于广谱抗生素，是目前使用最广泛、用量最大的抗生素之一，被广泛应用在工业、农业和畜牧业等领域。然而，由于盐酸四环素的萘酚环结构比较稳定，往往难以通过传统的污水处理工艺有效去除。近年来，基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术凭借自由基寿命长、氧化能力强、pH适用范围广等优势，被广泛应用于污水处理。其中，纳米零价铁(nZVI)是一种典型的非均相PMS活化剂，然而nZVI表面能高、颗粒尺寸小，使其易于团聚、分散性差，无法表现出理想的催化活性，从而极大限制了其实际环境应用。
发明内容
为解决现有纳米零价铁基非均相过硫酸盐催化剂的分散性差和易于团聚的技术问题，本发明提供一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法、采用所述制备方法制备的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料、所述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料在污水处理中的应用。
本发明采用以下技术方案实现：一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)制备水热酵母材料，所述水热酵母材料的制备方法包括以下步骤：
将干酵母粉溶于超纯水中，超声直至变成淡黄色均一溶液；
将50％，v/v的戊二醛加入所述淡黄色均一溶液中，并于磁力搅拌下保持一定时间；其中，干酵母粉、超纯水一、戊二醛之间的比例为：2.5g:50mL:5mL；
转移到一个水热反应釜中于180℃下保持12h；
冷却至室温后，所得产物先抽滤并洗涤数次，于60℃真空环境下干燥过夜；
(2)称取所述水热酵母材料，溶于超纯水二中，加入含1.5g FeCl3·7H2O的溶液，得到混合溶液，充分搅拌直至使铁离子完全结合在酵母细胞表面；其中，水热酵母材料、超纯水二、含FeCl3·7H2O的溶液之间的比例为：0.062g:80mL:20mL，20mL的含FeCl3·7H2O的溶液中含FeCl3·7H2O1.5g；
(3)制备黑色固体产物即所述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料，所述黑色固体产物的制备方法包括以下步骤：
称取NaBH4固体溶于超纯水三中得NaBH4溶液；其中，水热酵母材料、NaBH4固体和超纯水三之间的比例为：0.062g:3.0g:40mL；
将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，静置2h后，将所述混合溶液中的混合物抽滤，依次用水、乙醇洗涤，最后得到黑色固体产物。
本发明通过选取高活性干酵母为原材料，利用水热法对酵母进行改性，并将其加入含三价铁离子的溶液中，在搅拌下，细胞表面生物大分子与Fe3+很容易通过静电和化学相互作用实现快速结合。随后，加入还原剂硼氢化钠，即可得到酵母原位固定化的纳米零价铁(yeast@nZVI)磁性复合材料。最后，将制备的材料用于处理含盐酸四环素的废水，解决了纳米零价铁催化材料存在的易于团聚，分散性差及催化活性差的问题。
作为上述方案的进一步改进，在制备水热酵母材料时，干酵母粉用丙酮冲洗数次，等丙酮完全干燥后，才溶于所述超纯水一中。
作为上述方案的进一步改进，在制备水热酵母材料时，且将干酵母粉以2.5g:50mL的比例溶于超纯水一中，超声30min待其变成淡黄色均一溶液。
作为上述方案的进一步改进，在制备水热酵母材料时，将戊二醛加入所述淡黄色均一溶液中后，于磁力搅拌下保持30min。
作为上述方案的进一步改进，在制备水热酵母材料时，冷却至室温后，所得产物先抽滤并用洗涤用的超纯水四洗涤数次，于60℃真空干燥箱过夜，将干燥后的材料研磨、储存。
作为上述方案的进一步改进，充分搅拌12h。
作为上述方案的进一步改进，将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎出若干小孔，之后才静置2h。
作为上述方案的进一步改进，所述黑色固体产物真空干燥后冷冻储存。
本发明还提供一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料，其采用上述任意酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法制备得到。
本发明还提供一种上述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料在混合污水处理中的应用，其应用方法包括以下步骤：
(1)将酵母原位固定纳米零价铁磁性材料以0.4g/L的投加量投加到60mg/L的盐酸四环素溶液中；
(2)向溶液中投加1mM的PMS；
(3)反应3min后，利用其具有磁力的特性将材料分离回收出来。
与现有技术相比，本发明以酵母细胞为载体，通过原位固定制备出一种新型酵母原位固定化纳米零价铁磁性材料，该材料具有分散性高、催化性能高和易于回收的优点。将一定量的该材料与PMS投加到污水中，磁性材料能够很好的活化PMS产生硫酸根自由基，持续有效地降解水中的难降解有机物。经测试，本发明的材料能够在3min内降解93.6％的TCH。此外，本材料也能降解其他污染物，具有一定普遍适用性。经测试本材料能够在3min内降解99％的孔雀石绿(MG)、亚甲基蓝(MB)以及罗丹明B(RhB)，因而具备混合污水处理应用的潜力。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料即yeast@nZVI磁性材料的制备方法。
图2为本发明实施例2提供的yeast@nZVI磁性材料的合成示意图。
图3为图2中yeast@nZVI的扫描电镜图。
图4为图3形成对照用的nZVI的扫描电镜图。
图5为图2中yeast@nZVI磁性材料投加PMS后对盐酸四环素的降解图。
图6为图2中yeast@nZVI磁性材料投加PMS后对多种污染物的降解图。
图7为图2中yeast@nZVI磁性纳米材料的快速分散和磁分离图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1，本发明的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法主要包括三个步骤：
步骤(1)制备水热酵母材料。
所述水热酵母材料的制备方法包括以下步骤：
步骤(1.1)将干酵母粉溶于超纯水中，超声直至变成淡黄色均一溶液(最好超声30min待其变成淡黄色均一溶液)。其中，干酵母粉最好用丙酮冲洗数次，等丙酮完全干燥后，才溶于所述超纯水一中。
步骤(1.2)将50％，v/v的戊二醛加入所述淡黄色均一溶液中，并于磁力搅拌下保持一定时间(如于磁力搅拌下保持30min)；其中，干酵母粉、超纯水一、戊二醛之间的比例为：2.5g:50mL:5mL。
步骤(1.3)转移到一个水热反应釜中于180℃下保持12h。
步骤(1.4)冷却至室温后，所得产物先抽滤并洗涤数次，于60℃真空环境下干燥过夜。在本实施例中，冷却至室温后，所得产物先抽滤并用洗涤用的超纯水四洗涤数次，于60℃真空干燥箱过夜，将干燥后的材料研磨、储存。
(2)对所述水热酵母材料溶于超纯水二中，加入含FeCl3·7H2O的溶液进行处理，得到混合溶液。
在本实施例中，称取所述水热酵母材料，溶于超纯水二中，加入含FeCl3·7H2O的溶液，得到混合溶液，充分搅拌(如充分搅拌12h)直至使铁离子完全结合在酵母细胞表面；其中，水热酵母材料、超纯水二、含FeCl3·7H2O的溶液之间的比例为：0.062g:80mL:20mL，20mL的含FeCl3·7H2O的溶液中含FeCl3·7H2O1.5g。
(3)通过混合溶液制备黑色固体产物即所述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料。
所述黑色固体产物的制备方法包括以下步骤：
称取NaBH4固体溶于超纯水三中得NaBH4溶液；其中，水热酵母材料、NaBH4固体和超纯水三之间的比例为：0.062g:3.0g:40mL；
将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，静置2h后，将所述混合溶液中的混合物抽滤，依次用水、乙醇洗涤，最后得到黑色固体产物(建议所述黑色固体产物真空干燥后冷冻储存)。
在本实施例中，将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎出若干小孔，之后才静置2h。
实施例2
请参阅图2，本发明的目的在于解决现有纳米零价铁基非均相过硫酸盐催化剂的分散性差和易于团聚等问题，开发一种新型酵母原位固定纳米零价铁磁性材料，并应用含TCH废水处理，具体方法如下：
(1)2.5g干酵母粉用丙酮冲洗数次，等丙酮完全干燥，随后溶于50mL超纯水中，超声30min待其变成淡黄色均一溶液。随后，5mL戊二醛(50％，v/v)加入上述溶液，并于磁力搅拌下保持30min，然后转移到100mL水热反应釜中于180℃下保持12h。冷却至室温后，所得产物先抽滤并用超纯水洗涤数次，于60℃真空干燥箱过夜，将干燥后的材料研磨、储存。
(2)称取已制备的水热酵母材料0.062g，溶于80mL超纯水中，加入20mL含1.5gFeCl3·7H2O的溶液，充分搅拌12h，使铁离子完全结合在酵母细胞表面。
(3)称取3.0g NaBH4固体溶于40mL超纯水中得NaBH4溶液，将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入步骤(2)的溶液中，溶液中会迅速产生大量气泡，伴有蓬松的黑色沉淀浮在溶液上方，滴加完毕后用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎出若干小孔，方便溶液中产生的气体溢出。静置2h后，将烧杯内的混合物抽滤，依次用水、乙醇洗涤，最后得到黑色固体产物，真空干燥后冷冻储存。
请参阅图3，图3所示是yeast@nZVI磁性材料的扫描电镜图片。通过对图3进行分析，可知本实施制备得到的yeast@nZVI磁性材料的形貌均一。请参阅图4，图4所示是nZVI的扫描电镜图片。通过对图4进行分析，可知单独的nZVI分散性差，容易团聚形成大的团簇。通过对比图3和图4进行分析，可知经过酵母原位固定的nZVI分布均匀，分散性得到较大提升。
请再参阅图5，图5所示为不同催化剂投加过一硫酸盐(PMS)后对盐酸四环素的降解图。反应时间为3min，图5中的横坐标为时间，范围为0-180s；纵坐标为降解程度，范围为0-1。通过对图5进行分析，可知降解程度在3min左右接近93.6％，这说明该催化剂能快速有效降解盐酸四环素。对比发现本实施案例中的yeast@nZVI磁性材料比未用酵母固定的nZVI高得多(3min降解TCH 93.6％>60.1％)。这证实了本实施案例的yeast@nZVI磁性材料具有分散性好和催化活性高的优点。
请再参阅图6，图6所示为yeast@nZVI磁性材料投加PMS后对多种污染物的降解图。反应时间为3min，图5中的横坐标为时间，范围为0-180s；纵坐标为降解程度，范围为0-1。通过对图7进行分析，可知本实施案例中的yeast@nZVI的磁性材料也能够在3min内降解98.9％的孔雀石绿(MG)、99.2％的亚甲基蓝(MB)以及99.2％的罗丹明B(RhB)，因而具备混合污水处理应用的潜力。
请继续参阅图7，图7所示为本实施案例中yeast@nZVI磁性材料的快速分散和磁分离图。通过图7可知，yeast@nZVI磁性材料在水中分散性，能快速分离，且在反应后能通过磁铁实现重复回收。
结合图5，图6和图7，得出yeast@nZVI磁性材料能够在3min内降解93.6％的TCH，且该催化剂也适用于其他多种污染物(即MG、MB和RhB)。同时，该催化剂在水溶液中能快速分离，且磁性易回收。上述实验数据证明了，本实施案例的yeast@nZVI磁性材料具有催化活性高，分散性好，易于回收和实际应用性强的优点。
该材料的应用方法如下：
(1)将材料以0.4g/L的投加量投加到盐酸四环素(60mg/L)溶液中；
(2)向溶液中投加1mM的PMS；
(3)反应3min后，利用其具有磁力的特性将材料分离回收出来。
本发明的优点：
本发明以酵母细胞为载体，通过原位固定制备出一种新型酵母原位固定化纳米零价铁磁性材料，该材料具有分散性高、催化性能高和易于回收的优点。将一定量的该材料与PMS投加到污水中，磁性材料能够很好的活化PMS产生硫酸根自由基，持续有效地降解水中的难降解有机物。经测试，本发明的材料能够在3min内降解93.6％的TCH。此外，本材料也能降解其他污染物，具有一定普遍适用性。经测试本材料能够在3min内降解99％的孔雀石绿(MG)、亚甲基蓝(MB)以及罗丹明B(RhB)，因而具备混合污水处理应用的潜力。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)制备水热酵母材料，所述水热酵母材料的制备方法包括以下步骤：
将干酵母粉溶于超纯水中，超声直至变成淡黄色均一溶液；
将50％，v/v的戊二醛加入所述淡黄色均一溶液中，并于磁力搅拌下保持一定时间；其中，干酵母粉、超纯水一、戊二醛之间的比例为：2.5g:50mL:5mL；
转移到一个水热反应釜中于180℃下保持12h；
冷却至室温后，所得产物先抽滤并洗涤数次，于60℃真空环境下干燥过夜；
(2)称取所述水热酵母材料，溶于超纯水二中，加入含FeCl3·7H2O的溶液，得到混合溶液，充分搅拌直至使铁离子完全结合在酵母细胞表面；其中，水热酵母材料、超纯水二、含FeCl3·7H2O的溶液之间的比例为：0.062g:80mL:20mL，20mL的含FeCl3·7H2O的溶液中含FeCl3·7H2O1.5g；
(3)制备黑色固体产物即所述酵母原位固定纳米零价铁磁性材料，所述黑色固体产物的制备方法包括以下步骤：
称取NaBH4固体溶于超纯水三中得NaBH4溶液；其中，水热酵母材料、NaBH4固体和超纯水三之间的比例为：0.062g:3.0g:40mL；
将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，静置2h后，将所述混合溶液中的混合物抽滤，依次用水、乙醇洗涤，最后得到黑色固体产物。
2.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，在制备水热酵母材料时，干酵母粉用丙酮冲洗数次，等丙酮完全干燥后，才溶于所述超纯水一中。
3.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，在制备水热酵母材料时，且将干酵母粉以2.5g:50mL的比例溶于超纯水一中，超声30min待其变成淡黄色均一溶液。
4.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，在制备水热酵母材料时，将戊二醛加入所述淡黄色均一溶液中后，于磁力搅拌下保持30min。
5.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，在制备水热酵母材料时，冷却至室温后，所得产物先抽滤并用洗涤用的超纯水四洗涤数次，于60℃真空干燥箱过夜，将干燥后的材料研磨、储存。
6.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中充分搅拌12h。
7.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，将NaBH4溶液以0.2mL/s的速度滴入所述混合溶液中，滴加完毕后，用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎出若干小孔，之后才静置2h。
8.如权利要求1所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法，其特征在于，所述黑色固体产物真空干燥后冷冻储存。
9.一种酵母原位固定纳米零价铁磁性材料，其特征在于，其采用如权利要求1至8中任意一项所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料的制备方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述的酵母原位固定纳米零价铁磁性材料在混合污水处理中的应用，其特征在于，其应用方法包括以下步骤：
(1)将酵母原位固定纳米零价铁磁性材料以0.4g/L的投加量投加到60mg/L的盐酸四环素溶液中；
(2)向溶液中投加1mM的PMS；
(3)反应3min后，就能利用其具有磁力的特性将材料分离回收出来。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115709084A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-02-24 | 河南师范大学 | 一种基于有性繁殖酵母调控的Fe-Mo异质结多核微纳米材料的制备方法 |
Citations (9)
| 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 |
| CN108640206A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-12 | 湖南农业大学 | 一种酵母菌载纳米零价铁的制备方法 |
| CN108714413A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-30 | 湖南农业大学 | 一种酵母菌载纳米零价铁及其用途 |
| CN109122678A (zh) * | 2018-07-13 | 2019-01-04 | 郑州欧姆康生物材料有限公司 | 一种纳米银负载于两亲性生物碳材料的纳米银复合物及其制法和用途 |
| CN111036212A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-21 | 华南理工大学 | 一种纳米零价铁改性多孔四氧化三钴多相过硫酸盐催化剂及其制备方法与应用 |
| CN112357904A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-12 | 曲阜师范大学 | 一种生物质碳微球、制备方法、超级电容器及应用 |
| CN113042075A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 四川大学 | 一种利用面包酵母通过浸渍法制备磷化钴/碳复合材料的方法 |
| CN113192766A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-07-30 | 扬州大学 | 一种微生物富集铌氧化物的多腔室微球电极材料制备方法 |
| CN113477217A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-08 | 济南大学 | 杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备及其应用 |
-
2022
- 2022-04-01 CN CN202210348946.1A patent/CN114570421A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| 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 |
| CN108640206A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-12 | 湖南农业大学 | 一种酵母菌载纳米零价铁的制备方法 |
| CN108714413A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-30 | 湖南农业大学 | 一种酵母菌载纳米零价铁及其用途 |
| CN109122678A (zh) * | 2018-07-13 | 2019-01-04 | 郑州欧姆康生物材料有限公司 | 一种纳米银负载于两亲性生物碳材料的纳米银复合物及其制法和用途 |
| CN111036212A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-21 | 华南理工大学 | 一种纳米零价铁改性多孔四氧化三钴多相过硫酸盐催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113042075A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 四川大学 | 一种利用面包酵母通过浸渍法制备磷化钴/碳复合材料的方法 |
| CN112357904A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-12 | 曲阜师范大学 | 一种生物质碳微球、制备方法、超级电容器及应用 |
| CN113192766A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-07-30 | 扬州大学 | 一种微生物富集铌氧化物的多腔室微球电极材料制备方法 |
| CN113477217A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-10-08 | 济南大学 | 杨树锯末生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备及其应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115709084A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-02-24 | 河南师范大学 | 一种基于有性繁殖酵母调控的Fe-Mo异质结多核微纳米材料的制备方法 |
| CN115709084B (zh) * | 2022-10-24 | 2024-02-06 | 河南师范大学 | 一种基于有性繁殖酵母调控的Fe-Mo异质结多核微纳米材料的制备方法 |
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