一种磁性生物氧化锰吸附材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性生物氧化锰吸附材料及其制备与应用。该方法选取能够诱导生物氧化锰的恶臭假单胞菌Pseudomonas putida MnB1，菌株购买于美国模式均收集中心，保藏号ATCC 23483。通过席夫碱Schiff反应对生物氧化锰进行磁性改性，使其具有磁性。通过本发明专利技术所诉方法制备的磁性吸附剂，不仅达到了对废水中的砷的快速、高效吸附功能，同时具有易回收、可重复利用等特性。磁性生物氧化锰材料的制备工艺简单，操作方便，处理成本低，无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性生物氧化锰吸附材料及其制备与应用
本专利技术属于一种磁性吸附材料，具体为一种磁性生物氧化锰吸附剂的制备和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。砷是一种有毒且致癌的类金属元素，在环境保护标准中，被列为第一类污染物。人类可通过饮水和食物链接触到砷，砷会在人体的肝和肾器官中大量蓄积，当人体从食物和饮水中摄入的砷含量超过人体每日能排出的量时，随着砷的积累会导致人体砷中毒。相关的病理学研究发现，如果长期暴露在高砷环境中，人体易患癌症。如果人体一次接触大量的砷，会使中枢神经系统传导产生障碍进而使身体麻木，呼吸道和消化道病变，砷中毒严重的情况下甚至会导致死亡。砷污染的来源可分为两个方面，一是自然因素，一是人为活动。由自然因素引起的砷污染主要是一沉积物向地下水中释放的砷，二是在含砷硫化矿物易被氧化的地区，大量的砷向地下水中释放。人类活动引起的砷污染主要是冶金、制药，化工、含砷矿床的开采等工业中高含砷废水的排放。吸附材料是通过利用表面的范德华力、粒子交换以及化学配位等作用实现对污染物的去除。吸附剂具有易于从水中分离的特性，被认为是最有简单有效的去除水中砷的方法。而且，相对于其他处理材料吸附剂可以反复使用，提高材料的使用率，节约资源降低处理成本。在目前的技术公开材料中，有文献使用凹土复合材料对水处理中常见的污染物腐殖酸、刚果红、Cr(Ⅵ)进行吸附；有文献使用改性二氧化硅吸附剂对工业废水中的Cr2+进行吸附。氧化锰因具有负电荷量高、表面活性强以及电荷零点低等特性被广泛用于重金属的吸附。氧化锰对As(Ⅲ)有极强的氧化作用，As(III)被氧化为As(Ⅵ)从而导致Mn2+的释放，形成较多的吸附位点。生物氧化锰主要是无定形或结晶性较差的矿物，拥有较大的比表面积和反应活性。有文献使用恶臭假单胞菌PseudomonasputidastrainMnB1制备了生物氧化锰，对土壤中污染物有良好的修复效果。此外，还有文献使用恶臭假单胞菌(PseudomonasputidaQJX-1)菌株制备了具有吸附性能的生物氧化锰，可以在对环境无害条件下生产，且无需过度使用能源，具有较低的环境毒性风险，是经济高效的一种生物材料。但Wang,H.W*，Lv,Z，Song,Y等研究发现：应用生物氧化锰修复含砷废水时存在一定的局限性，如易形成悬浮物、不易沉降，导致固液分离困难。目前，磁性吸附材料在吸附材料制备方面受到了广泛的关注。首先通过对磁性吸附材料制备过程中的结构控制，保证其超顺磁性，然后对其进行针对性的表面修饰，形成对污染物有强吸附能力的特定界面。基于以上特点，磁性吸附材料的水污染治理应用包括表面吸附和磁收集两个过程，吸附材料可重复使用，降低治理成本。经过多年的研究，磁性吸附材料有了很大的发展，有研究结合高分子天然材料，发展了一种亚微米尺度的磁性吸附材料；也有研究提供了一种钴铁氧体-类石墨烯碳纳米复合磁性吸附材料；还有研究专利技术了一种强磁性的吸附材料。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供了提供一种磁性吸附材料的制备及其应用。对生物氧化锰菌株进行磁性改性以制备一种方法简单，吸附效能更好的吸附材料。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，包括：将生物氧化锰粉末与磁性粉末加入到含Fe3+的溶液中，混合，形成黑色沉淀物；将黑色沉淀物在戊二醛-乙醇混合溶液中进行席夫碱反应，分离，得到磁性生物氧化锰粉末。该专利技术通过磁性作用吸附由锰氧化菌菌株(PseudomonasputidastrainMnB1)制成的生物氧化锰，通过席夫碱反应对其进行磁性改性，从而通过磁性分离得到磁性生物氧化锰吸附剂。这一磁性材料可通过吸附作用净化废水中的砷，吸附后的产物可通过碱洗进行解吸附，重复利用。本专利技术的第二个方面，提供了任一上述的方法制备的磁性生物氧化锰吸附材料。上述磁性生物氧化锰吸附材料可通过吸附作用净化废水中的砷，吸附后的产物可通过碱洗进行解吸附，重复利用。不仅达到了对废水中的砷的快速、高效吸附功能，同时具有易回收、可重复利用等特性。磁性生物氧化锰材料的制备工艺简单，操作方便，处理成本低，无二次污染。本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的磁性生物氧化锰吸附材料在含砷废水处理中的应用。本专利技术的有益效果在于：(1)该专利技术通过磁性作用吸附由锰氧化菌菌株(PseudomonasputidastrainMnB1)制成的生物氧化锰，通过席夫碱反应对其进行磁性改性，从而通过磁性分离得到磁性生物氧化锰吸附剂。这一磁性材料可通过吸附作用净化废水中的砷，吸附后的产物可通过碱洗进行解吸附，重复利用。(2)本专利技术的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例1中磁性材料磁性分离实验图；图2是本专利技术实施例1中磁性吸附材料的透射表征结果；其中，磁性生物氧化锰的标尺为x2,0005.0kvSEISEM10μm；磁性生物氧化锰的标尺为x50,0005.0kvSRISEM100μm；图3是本专利技术实施例2中磁性吸附材料的XRD及红外表征结果；图4是本专利技术实施例3中磁性吸附材料的磁性性能表征结果；图5是本专利技术实施例4中磁性吸附材料投加量对吸附速率的影响；图6是本专利技术实施例5中初始pH对吸附速率的影响结果；图7是本专利技术实施例6中共存离子及盐度对吸附性能的影响结果；图8是本专利技术实施例7中磁性材料吸附解吸附循环性能图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语解释本专利技术中，PseudomonasputidastrainMnB1简称为P.putidastrainMnB1。本专利技术所述的磁性吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：(1)生物氧化锰菌种富集培养：锰氧化菌菌株(PseudomonasputidastrainMnB1，ATCC23483)购买于美国模式培养物保藏所(ATCC)。所用培养基主要包括0.15g/L硫酸亚铁铵，0.15g/L柠檬酸钠，0.075g/L酵母浸粉，0.05g/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：/n将生物氧化锰粉末与磁性粉末加入到含Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：
将生物氧化锰粉末与磁性粉末加入到含Fe3+的溶液中，混合，形成黑色沉淀物；
将黑色沉淀物在戊二醛-乙醇混合溶液中进行席夫碱反应，分离，得到磁性生物氧化锰粉末。


2.如权利要求1所述的磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，其特征在于，所述生物氧化锰粉末的制备方法为：将锰氧化菌菌株进行培养，形成生物氧化锰悬浊液，冻干，即得。


3.如权利要求2所述的磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，其特征在于，所述分离为磁性分离、过滤或抽滤。


4.如权利要求1所述的磁性生物氧化锰吸附材料的制备方法，其特征在于，所述磁性粉末的制备方法为化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法或热分解法。


5.如权利要求4所述的磁性生...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华伟，吕紫娟，孙英杰，王亚楠，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37