本发明专利技术提供了一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，包括如下步骤：将灭菌后的硫酸盐还原菌专属培养基加入厌氧瓶中，培养4天后加入适量的零价铁材料，充分混匀一天。经过磁性分离，并且将瓶中的上清液倾倒掉，把装有硫化零价铁材料的瓶子放入真空干燥箱中烘干，烘干后得到硫化零价铁材料。本发明专利技术硫化零价铁材料(S‑nZVI)的制备方法简单、易行，原料无毒，SRB菌种在正常的土壤中即可筛选出来；可以通过控制硫酸盐还原菌专属培养基中的硫酸盐质量控制硫铁比进一步控制硫化零价铁的性能。
Microbial preparation of zero-valent iron sulfide materials
【技术实现步骤摘要】
微生物法制备硫化零价铁材料的方法
本专利涉及材料技术，尤其涉及一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法。
技术介绍
自第二次工业革命以来，由于工业的进一步发展，水体污染日益严重。常见的污染物可分为重金属和有机物污染物。而传统的理化处理方法如化学、物理和生物法，虽能处理这些污染物但可能带来严重的二次污染，因此研究人员致力于探索出既能有效降解目标污染物又能不对环境造成二次污染的处理方法。由于材料粒径达到纳米级，且零价铁化学活性强、还原能力强，纳米零价铁(nZVI)成为国内外研究的热点。虽然许多研究表明nZVI对有机物污染物具有很好的降解性能，在环境污染治理方面也具有广阔的应用潜力，但是由于其自身粒径小和活性高等特点导致在原位修复和储存等方面存在着局限，具体主要体现在易团聚、易氧化和钝化、电子选择性差。因而，针对上述三点缺陷，通过改性nZVI来优化提高其在实际水体中反应活性和分散性成为当今研究领域的新热点。目前，改性策略大致分为四种：稳定型nZVI、负载型nZVI、双金属型nZVI、硫化型nZVI。硫化型nZVI(S-nZVI)是近年来兴起的一项改性革命，它将改性的研究重点从将提高nZVI反应活性转移到提高电子的选择性上。为了增加nZVI的活性，尤其是碱性水体中的反应活性，掺杂硫使得nZVI表面形成硫铁化物。疏水性较高的硫铁化物如四方硫铁矿和黄铁矿具有对污染物更高的亲和力，也就是说产生的电子倾向于传递到有机污染物分子而不是水分子，这在一定程度上抑制了nZVI的析氢速率并提高了它的电子选择性。最近，大量的工作一直在致力于研究制备硫化零价铁材料。在前人研究的一般采用化学法制备硫化零价铁，尚未有人使用微生物法制备硫化零价铁材料。采用化学法制备硫化零价铁材料时，虽然产率较高但在其制备过程中成本相对较高且气味较大，在实际应用中也会对环境造成二次污染。为了克服上述缺点，探索更环保和可行的制备合成路线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对目前化学法制备硫化零价铁存在环境污染的问题，提出一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，该方法制备硫化零价铁的原材料无刺激性气味，在实际应用中材料对环境无二次污染。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，包括以下步骤进行：步骤一、配置硫酸盐还原菌培养基溶液将重量配比如下的各组分混合：硫酸盐还原菌专属培养基5-21份；乳酸钠1-3份；蒸馏水30-90份；然后超声使其充分溶解，得到培养基溶液，将培养基溶液装至干燥的厌氧瓶中，将厌氧瓶放入灭菌锅中，121℃灭菌15-20分钟；待厌氧瓶冷却，将其曝氮气，以去除液体培养基中的溶解氧；步骤二、加入硫酸盐还原菌：取硫酸盐还原菌的平板，选择变成黑色菌落生长的琼脂块，迅速转移至所述厌氧瓶中，迅速密封确保厌氧瓶内的无氧环境；整个挑菌过程在无菌操作台内操作，加入SRB的厌氧瓶在培养箱内静置培养，培养箱温度为30-35℃，培养时间为3-5天；步骤三、向步骤二所述厌氧瓶中加入1-3份零价铁，充分摇匀1-2天。步骤四、将磁铁放于厌氧瓶底部保持5-7分钟，材料会因磁性集中于厌氧瓶底部，将厌氧瓶上方的清液移除，洗涤、烘干得到硫化零价铁材料。进一步地，步骤一和步骤四中，所述硫酸盐还原菌专属培养基和零价铁摩尔比为1：0.1-5.0，优选为1：1.0。进一步地，步骤一中，超声时间为3-5分钟。进一步地，步骤二中，所述黑色菌落为硫酸盐还原菌。进一步地，所述SRB包括但不限于：选取采自青海省茶卡盐湖的潮湿土壤样品，筛选出硫酸盐还原菌。进一步地，步骤四中，所用分离方法为磁性分离方法。进一步地，步骤四中，所述洗涤包括：用去氧水和去氧乙醇清洗分离得到的磁性材料各三次。本专利技术微生物法制备硫化零价铁材料(S-nZVI)的方法，微生物法主要依靠的是硫酸盐还原菌(SRB)。由于硫酸盐还原菌会将硫酸盐还原为硫离子，硫离子进而和零价铁反应制备出硫化零价铁。本专利技术与现有技术相比较具有以下优点：(1)本专利技术利用了天然土壤中筛选培养而得到的硫酸盐还原菌制备材料，对环境影响低；(2)制备硫化零价铁的原材料无刺激性气味，在实际应用中材料对环境无二次污染；(3)在微生物制备材料过程通过调整SRB专属培养基中硫酸盐的质量比调节S-nZVI的性能。此外，硫化零价铁通过降解三氯乙烯证明了材料较为优越的性能。附图说明图1为微生物法制备硫化零价铁材料(S-nZVI)的流程示意图；图2为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的扫描电镜图；图3为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的透射电镜图；图4为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的傅里叶变换显微红外成像光谱图；图5为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的硫元素X射线能谱图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术进一步说明：本实施例公开了一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，包括以下步骤：首先，选取采自青海省茶卡盐湖的潮湿土壤样品，筛选出硫酸盐还原菌(SRB)。再将SRB进一步纯化，培养纯化后的SRB。称量5.2g硫酸盐还原菌专属培养基，另取1.1g乳酸钠，加热溶解于1000ml蒸馏水中，分装至干燥的厌氧瓶中，超声使其溶解；将配制好的液体培养基放入灭菌锅中，121℃灭菌15分钟；待厌氧瓶冷却，将其曝氮气，以去除体培养基中的溶解氧。通过外加硫酸钠调节硫铁摩尔比，使其为1.0。在培养SRB四天后加入对应质量的零价铁，将厌氧瓶放于培养箱中培养，并充分混匀一天。之后取出厌氧瓶，通过磁性分离，分离出硫化零价铁后，用去氧水和去氧乙醇各清洗三次后，放于真空干燥箱内充分烘干，即为硫铁比＝1.0的硫化零价铁。由此技术方案所得到的硫化零价铁对于环境中的污染物有很好的处理效果，在进行实验室模拟处理含三氯乙烯的废水，2.5g/ml硫化零价铁对于初始浓度为200ppm的三氯乙烯溶液，4d后三氯乙烯的降解率可达90％以上。图1为微生物法制备硫化零价铁材料(S-nZVI)的流程示意图。如图所示微生物法制备硫化零价铁材料包括以下步骤：首先将硫酸盐还原菌菌液加入培养基后培养4-5天，直至瓶内颜色变至黑色。通过外加硫酸钠可以调节培养基中的硫酸盐量，进而制备出硫铁比不同的硫化零价铁材料。之后加入零价铁，在培养箱中震荡1天后用磁吸手段将硫化零价铁材料分离出来。图2为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的扫描电镜图。从图中可以看出制备得到的硫化零价铁材料大小均一，颗粒分布均匀。图3为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的透射电镜图。从图中可以看出硫化零价铁材料粒径较小，且可以看出材料表面有硫酸盐还原菌所分泌的生物质。图4为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的傅里叶变换显微红外成像光谱图。其中1378.2cm-1、1535.7cm-1、1642.9cm-1处均为生物质的典型波长位置。图5为制备的硫化零价铁材料(S-nZVI)的硫元素X射线能谱图。经过软件分峰处理和对应数据库后可知有S(Ⅰ)存在，说明材料表面有二硫化亚铁生成。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，其特征在于，包括以下步骤进行：步骤一、配置硫酸盐还原菌培养基溶液将重量配比如下的各组分混合：硫酸盐还原菌专属培养基 5‑21份；乳酸钠 1‑3份；蒸馏水 30‑90份；然后超声使其充分溶解，得到培养基溶液，将培养基溶液装至干燥的厌氧瓶中，将厌氧瓶放入灭菌锅中，121℃灭菌15‑20分钟；待厌氧瓶冷却，将其曝氮气，以去除液体培养基中的溶解氧；步骤二、加入硫酸盐还原菌：取硫酸盐还原菌的平板，选择变成黑色菌落生长的琼脂块，迅速转移至所述厌氧瓶中，迅速密封确保厌氧瓶内的无氧环境；整个挑菌过程在无菌操作台内操作，加入SRB的厌氧瓶在培养箱内静置培养，培养箱温度为30‑35℃，培养时间为3‑5天；步骤三、向步骤二所述厌氧瓶中加入1‑3份零价铁，充分摇匀1‑2天；步骤四、将磁铁放于厌氧瓶底部保持5‑7分钟，材料会因磁性集中于厌氧瓶底部，将厌氧瓶上方的清液移除，洗涤、烘干得到硫化零价铁材料。
【技术特征摘要】
1.一种微生物法制备硫化零价铁材料的方法，其特征在于，包括以下步骤进行：步骤一、配置硫酸盐还原菌培养基溶液将重量配比如下的各组分混合：硫酸盐还原菌专属培养基5-21份；乳酸钠1-3份；蒸馏水30-90份；然后超声使其充分溶解，得到培养基溶液，将培养基溶液装至干燥的厌氧瓶中，将厌氧瓶放入灭菌锅中，121℃灭菌15-20分钟；待厌氧瓶冷却，将其曝氮气，以去除液体培养基中的溶解氧；步骤二、加入硫酸盐还原菌：取硫酸盐还原菌的平板，选择变成黑色菌落生长的琼脂块，迅速转移至所述厌氧瓶中，迅速密封确保厌氧瓶内的无氧环境；整个挑菌过程在无菌操作台内操作，加入SRB的厌氧瓶在培养箱内静置培养，培养箱温度为30-35℃，培养时间为3-5天；步骤三、向步骤二所述厌氧瓶中...
【专利技术属性】
技术研发人员：占敬敬，杨心齐，彭爱夏，安宇，杨高玄，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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