负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法及其去除铜绿微囊藻中的应用技术

本发明专利技术提供一种负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，具体是将KBr溶解在的中，并加入织物，搅拌得到混合溶液A；将Bi(NO3)3·5H2O溶解在的醋酸水溶液中，然后将加入到混合溶液A中，室温下搅拌，超声，静置，取出干燥即可制备得到负载纳米材料BiOBr/织物。制备得到的负载纳米材料BiOBr/织物在去除铜绿微囊藻上的应用。在光照的条件下，BiOBr/织物通过消耗培养基中O2并在BiOBr颗粒表面产生强氧化性的自由基，对光合色素、藻胆蛋白和细胞膜上多不饱和脂肪酸深度降解和氧化，导致光合功能崩溃，蛋白合成受阻，细胞膜脂质过氧化，从而破坏藻细胞抑制藻细胞生长。

Preparation of BiOBr/Fabric Supported with Nanomaterials and Its Application in the Removal of Microcystis aeruginosa

The invention provides a preparation method of loaded nano-material BiOBr/fabric, in particular, dissolving KBr in the solution, adding fabric, stirring to obtain a mixed solution A; dissolving Bi(NO3)3.5H_2 in acetic acid aqueous solution, then adding Bi(NO3)3.5H_2 into the mixed solution A, stirring at room temperature, ultrasonic, standing, taking out and drying to prepare loaded nano-material BiOBr/fabric. Application of BiOBr/fabrics as loaded nanomaterials in the removal of Microcystis aeruginosa. Under light conditions, BiOBr/fabric degrades and oxidizes photosynthetic pigments, phycobiliproteins and polyunsaturated fatty acids on cell membranes by consuming oxygen in the medium and producing strong oxidative free radicals on the surface of BiOBr particles, resulting in the collapse of photosynthetic function, hindrance of protein synthesis and lipid peroxidation of cell membranes, thus destroying algae cells to inhibit the growth of algae cells.

【技术实现步骤摘要】
负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法及其去除铜绿微囊藻中的应用
本专利技术涉及一种负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法及其去除铜绿微囊藻中的应用，属于水污染控制

技术介绍
近年来作为饮用水源地的水库和湖泊频繁暴发藻华，铜绿微囊藻是许多水库和湖泊暴发藻华中的优势藻种。蓝藻藻华带来一系列严重的影响，如低溶解氧导致鱼虾死亡，产生有毒气味，破坏生态系统的正常循环，还会直接影响饮用水处理系统，不仅造成严重的经济损失，而且严重危害人类的身体健康，所以迫切需要找到一种可靠的方法可以去除有害藻类。目前，常见的去除方法有机械打捞、膜分离、化学除藻剂、絮凝和光催化。在这些处理中，光催化被认为是最有前景的方法之一，其成本低，生态风险小。作为一种可见光响应的光催化剂，BiOBr因具有独特的分层结构和高化学稳定性在环境处理领域引起了广泛关注。Guo和Jiang等将BiOBr与磁性材料Fe3O4或CoFe2O4复合，希望通过外部磁力作用收集，但是由于小颗粒不能迅速对磁场做出反应，导致后期收集时间长。Cao等制备的BiOBr与氮化硅泡沫复合漂浮材料以及Hou等制备的Ag3PO4/ZnFe2O4/空心漂珠前处理复杂，需要高温处理，耗时长。
技术实现思路
本专利技术以织物为模板，选用高活性的可见光催化剂BiOBr，制备出漂浮型的光催化剂BiOBr/织物，并将BiOBr/织物对铜绿微囊藻进行光催化破坏。采用XRD、SEM等方法对BiOBr/织物进行表征，研究在可见光下，光催化剂用量、pH等条件下对BiOBr/织物去除铜绿微囊藻效果的影响，基于效果数据，得到BiOBr/织物在去除铜绿微囊藻上有高效应用价值。基于此，本专利技术提供负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，包括如下步骤：(1)将KBr溶解在的中，并加入织物，搅拌得到混合溶液；(2)将Bi(NO3)3·5H2O溶解在的醋酸水溶液中，然后将加入到步骤(1)的混合溶液中，室温下搅拌，超声，静置，取出干燥即可制备得到负载纳米材料BiOBr/织物。所述的KBr和Bi(NO3)3·5H2O的浓度比为1:0.8-1.2；且KBr和Bi(NO3)3·5H2O的浓度为0.01mol/L-0.11mol/L。优选方案中，加入的KBr和Bi(NO3)3·5H2O的浓度分别为0.09mol/L。所述的织物包括棉布织物、麻布织物、化纤织物、混纺织物中的任意一种或多种的混合。所述的醋酸水溶液的体积浓度为5-10％。本专利技术的另一技术方案是将所述制备得到的负载纳米材料BiOBr/织物应用于去除铜绿微囊藻上。具体的应用方法包括如下步骤：在pH值为7-8，20-30℃及光照为1500-2500Lx条件下，分别向灭菌过的培养基中加入铜绿微囊藻，再加入负载纳米材料BiOBr/织物，放入光照培养箱2-20d，去除铜绿微囊藻。所述的铜绿微囊藻的密度为1.0×106-1.0×107cells/mL，铜绿微囊藻包括处于对数生长期和死亡期的藻细胞。优选方案中所述的铜绿微囊藻的密度为2.0×106cells/mL，铜绿微囊藻包括处于死亡期的藻细胞。所述的负载纳米材料BiOBr/织物的添加量为0.01mol/L-0.11mol/L。织物是地球上最丰富的天然资源，因其具有热稳定性、柔韧性、重量轻、价格便宜等优点而备受关注。本专利技术将负载纳米材料BiOBr/织物降解水体中铜绿微囊藻，结果发现可以实现光催化和固定的双重功能。本专利技术的技术方案将BiOBr/织物在可见光下去除铜绿微囊藻的效果。当反应前驱物浓度为0.09mol/L时制备的BiOBr/织物对铜绿微囊藻的去除效果最好，同时发现，在藻类所处时期为死亡期、光照以及反应pH为弱酸性时BiOBr/织物对微囊藻叶绿素a去除率最大。通过测定BiOBr/织物去除铜绿微囊藻过程中的生理指标、溶解氧及活性物种，并结合反应前后铜绿微囊藻细胞的表面结构变化以及细胞膜完整性的改变，得出如下结论：在光照的条件下，BiOBr/织物通过消耗培养基中O2并在BiOBr颗粒表面产生强氧化性的自由基，对光合色素、藻胆蛋白和细胞膜上多不饱和脂肪酸深度降解和氧化，导致光合功能崩溃，蛋白合成受阻，细胞膜脂质过氧化，从而破坏藻细胞抑制藻细胞生长。附图说明图1为织物、BiOBr/织物及BiOBr的XRD图。图2为织物(a)及BiOBr/织物(b)的XRD图。图3为样品的Uv-VisDRS光谱(a)及(αhν)2-hν图(b)。图4中(a)BiOBr/织物负载量变化图；(b)不同BiOBr负载量对叶绿素a去除率的影响。图5为BiOBr/织物在不同藻类生长时期对叶绿素a去除率的影响。图6为BiOBr/织物在黑暗和光照对叶绿素a去除率的影响。图7为水体pH对BiOBr/织物去除叶绿素a的影响。图8为BiOBr/织物对叶绿素a和类胡萝卜素去除率的影响；(Chla-叶绿素a；Caro-类胡萝卜素)。图9为BiOBr/织物对藻胆蛋白去除率的影响；(PC-藻蓝蛋白；APC-别藻蓝蛋白；PE-藻红蛋白)。图10为BiOBr/织物对可溶性蛋白去除率的影响。图11为BiOBr/织物对MDA去除率的影响。图12为BiOBr/织物除藻过程中溶解氧变化。图13为BiOBr/织物除藻过程中的活性物种捕获实验。图14为铜绿微囊藻藻细胞SEM图；(a)-(b)BiOBr/织物处理前；(c)-(d)BiOBr/织物处理后。图15为铜绿微囊藻流式细胞仪测定图；(a)BiOBr/织物处理前；(b)BiOBr/织物处理后。具体实施方式实施例1实现本专利技术的技术方案所用的试剂和仪器如下：主要实验试剂：Bi(NO3)3·5H2O(北联试剂,AR)；KBr(河南焦作市化工三厂,AR)；NaOH(科密欧试剂,AR)；HCl(信阳市化学试剂厂,AR)；冰乙酸(天津市天利化学试剂,AR)；碘化丙啶(PropidiumIodide,PI)(SigmaAldrich,AR)。主要实验仪器：超净工作台(SW-CJ-1F,吴江市伟峰净化设备有限公司)；高压灭菌锅(SYQ-DSY-280B,上海申安医疗器械厂)；光照培养箱(PGX-250B,宁波海曙赛佛实验仪器厂)；紫外-可见分光光度计(UV-VisDRS,Lambda25，美国)；pH计(Delta320,Mettler-Toledo,上海有限公司)；X射线衍射仪(XRD,D/max2500,Rigaku,日本)；冷场扫描电子显微镜(SEM,JSM-7500F,JEOL，Japan)；流式细胞仪(BDFACSVerse,USA)；便携式溶解氧仪(HACHHQ30d5330100,USA)。BiOBr/织物的制备BiOBr/织物的合成采用水解法，首先分别称取浓度比为1:1的KBr和Bi(NO3)3·5H2O，KBr溶解在20mL的水中并将2×2cm(0.07g)的织物加入其中，Bi(NO3)3·5H2O溶解在20mL含9％体积的醋酸水溶液中，然后将后者加入前者中，室温下搅拌4h，超声30min，静置1h，取出60℃下干燥。BiOBr/织物的晶形采用X射线衍射仪测定，扫描2θ范围为20°-60°；冷场扫描电子显微镜测定BiOBr/织物的形貌；紫外可见光谱仪在室温下测定紫外可见漫反射光谱。藻种及培养铜绿微囊藻(FACHB-905)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将KBr溶解在的中，并加入织物，搅拌得到混合溶液；（2）将Bi(NO3)3·5H2O溶解在的醋酸水溶液中，然后将加入到步骤（1）的混合溶液中，室温下搅拌，超声，静置，取出干燥即可制备得到负载纳米材料BiOBr/织物。

【技术特征摘要】
1.负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将KBr溶解在的中，并加入织物，搅拌得到混合溶液；（2）将Bi(NO3)3·5H2O溶解在的醋酸水溶液中，然后将加入到步骤（1）的混合溶液中，室温下搅拌，超声，静置，取出干燥即可制备得到负载纳米材料BiOBr/织物。2.根据权利要求1所述的负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，其特征在于，所述的KBr和Bi(NO3)3·5H2O的浓度比为1:0.8-1.2；且KBr和Bi(NO3)3·5H2O的浓度为0.01mol/L-0.11mol/L。3.根据权利要求1所述的负载纳米材料BiOBr/织物的制备方法，其特征在于，所述的织物包括棉布织物、麻布织物、化纤织物、混纺织物中的任意一种或多种的混合。4.根据权利要求1所述的负载纳米材料BiOB...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄应平，李瑞萍，任慧君，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42