一种海洋希瓦式菌株、由其制备的复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种海洋希瓦式菌株、由其制备的复合材料的制备方法及应用，该种海洋希瓦式菌株FDA

【技术实现步骤摘要】
一种海洋希瓦式菌株、由其制备的复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环境工程水处理
，具体而言，涉及一种海洋希瓦式菌株、由其制备的复合磁性材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铁和锰是地壳中广泛存在的大量元素，它们性质活泼易于在环境中发生氧化还原反应，其化合物是环境工程中常用的复合材料。近年来，研究人员发现将铁、锰金属氧化物复合在一起不仅可以继承两者的优点，在合适的比例条件下还具有协同效应，是一种极具应用前景的新型环境工程材料。
[0003]在铁锰复合氧化物大规模应用之前，尚有两个问题亟待解决：当前的制备方法多为化学法，如何降低制备过程中产生的二次污染以及，制备的吸附剂以粉末状居多，如何在实际操作过程中快速实现固液分离。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的是针对的问题，提供一种解决方法，该方法通过生物制备的方法制得一种磁性材料，该种方法相比于传统方法(如化学法)，可以避免制备过程中产生的二次污染，而且制备成本低。该磁性材料具有超顺磁性，可以快速与反应体系分离。
[0005]本公开的第一方面，提供了一种于2020年12月16日以保藏号M 2020909保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)的海洋希瓦式菌株Shewanella alga.FDA
‑
1。
[0006]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于还原金属化合物的用途。
[0007]FDA
‑
1具有优异的电化学特性可高效还原金属化合物，经实验验证(实施例1～2)，其可高效还原Fe
3+
和Mn
4+
，所得产物在～34
°
、～36
°
、～55
°
和～65
°
处有明显的特征吸收峰，呈现出铁锰复合的特征。
[0008]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于还原包括至少两种金属化合物的混合物的用途。
[0009]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于还原Fe
3+
、Mn
4+
、Mn
2+
中的一种或多种的用途。
[0010]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于制备复合金属材料的用途。
[0011]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于制备锰负载磁性材料的用途。
[0012]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收准金属元素的用途。
[0013]由于FDA
‑
1具有优异的电化学特性，利用其还原能力制备的复合金属材料(如锰负载的磁性材料)经验证(实施例4～7)能够对离子态的准金属元素砷、硒、碲进行有效的回收。
[0014]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收水体中的准金属元素的用途。
[0015]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收碲元素的用途。
[0016]进一步地，所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收水体中的碲元素的用途。
[0017]如本公开的第二方面，提供了一种前述海洋希瓦式菌株的使用方法，将所述海洋希瓦式菌株与含铁化合物、含锰化合物在适宜条件下培养，所得磁性材料即为锰负载磁性材料，所述锰负载磁性材料用于收集或回收准金属元素。
[0018]在一些可能的实现方式中，所述含铁化合物被配置为含Fe
3+
的化合物；所述含锰化合物被配置为含Mn
4+
或Mn
2+
的化合物的一种或多种。
[0019]如本公开的第三方面，提供了一种锰负载磁性材料的制备方法，包括：将前述海洋希瓦式菌株、含铁化合物、含锰化合物混匀后在适宜条件下培养，所得铁锰复合物即为所述锰负载磁性材料。
[0020]在一些可能的实现方式中，所述含铁化合物为含Fe3+的化合物；所述含锰化合物包括含Mn
4+
或Mn
2+
的化合物的一种或多种。
[0021]在一些可能的实现方式中，将前述海洋希瓦式菌株、含铁化合物、含锰化合物在培养基中混匀培养。
[0022]其中，培养基优选为含1
‑
10g/L乳酸钠和PIPES缓冲溶液的MSM培养基。
[0023]在一些可能的实现方式中，将前述海洋希瓦式菌株、含铁化合物、含锰化合物置于避光处恒温培养。
[0024]其中，恒温培养的温度优选为15
‑
45℃；恒温培养的时长优选为12
‑
72h；
[0025]在进行恒温培养前，优选地可用99％的氮气除氧5
‑
45min。
[0026]经过恒温培养采用磁选法进行分离，将分离后的磁性产物放在烘箱于70℃下干燥，研磨所得粉末状物即为铁锰复合磁性材料。
[0027]在一些可能的实现方式中，所述含锰化合物被配置为MnO2或MnCl2。
[0028]在一些可能的实现方式中，所述含铁化合物被配置为四方纤铁矿。
[0029]在一些可能的实现方式中，所述四方纤铁矿的制备方法包括：将NaOH溶液加入到FeCl3中搅拌至pH为7，室温放置至其老化，对其进行离心并收集FeO(OH)，然后对所述清净、重悬后除氧处理，获得所述四方纤铁矿。
[0030]如本公开的第四方面，提供了一种锰负载磁性材料，其通过前述的制备方法制得。
[0031]进一步地，所述锰负载磁性材料用于收集或回收准金属元素的用途。
[0032]由于FDA
‑
1具有优异的电化学特性，利用其还原能力制备的复合金属材料(如锰负载的磁性材料)经验证(实施例4～7)能够对离子态的准金属元素砷、硒、碲进行有效的回收。
[0033]进一步地，所述锰负载磁性材料用于收集或回收准金属元素的用途。
[0034]进一步地，所述锰负载磁性材料用于收集或回收水体中的准金属元素的用途。
[0035]进一步地，所述锰负载磁性材料用于收集或回收碲元素的用途。
[0036]进一步地，所述锰负载磁性材料用于收集或回收水体中碲元素的用途。
[0037]由前述内容可知，本公开具有如下优势：
[0038]本公开中的铁锰磁性材料通过微生物法制备，反应条件温和，方法简单，成本能耗低且环境友好；
[0039]本公开中的锰负载磁性材料的制备与传统的制备方法相比，极大的减少了制备过程中的强酸、强碱、强氧化剂的使用以及高温、高压或烘焙的条件限制；
[0040]本公开中的锰负载磁性材料具有超顺磁性，可以通过如磁选等方式快速从反应体
系中分离出来，并且在使用过程中也可以通过磁选实现快速回收，大大提高了其使用便捷性并减少了相应的使用成本；
[0041]本公开中的锰负载磁性材料能够实现对准金属元素的快速回收；
[0042]本公开中的锰负载磁性材料能够实现对水体中痕量碲的快速回收。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.于2020年12月16日以保藏号M 2020909保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)的海洋希瓦式菌株Shewanella alga.FDA
‑
1。2.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于还原金属化合物的用途。3.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于还原包括至少两种金属化合物的混合物的用途。4.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于还原Fe
3+
、Mn
4+
、Mn
2+
中的一种或多种的用途。5.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于制备复合金属材料的用途。6.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于制备锰负载磁性材料的用途。7.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收准金属元素的用途。8.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收水体中的准金属元素的用途。9.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收碲元素的用途。10.如权利要求1所述海洋希瓦式菌株用于收集或回收水体中的碲元素的用途。11.一种如权利要求1所述海洋希瓦式菌株的使用方法，其特征在于，将所述海洋希瓦式菌株与含铁化合物、含锰化合物在适宜条件下培养，所得磁性材料即为锰负载磁性材料，所述锰负载磁性材料用于收集或回收准金属元素。12.如权利要求11所述的使用方法，其特征在于，所述含铁化合物被配置为含Fe
3+
的化合物；所述含锰化合物被配置为含Mn
4+
或Mn
2+
的化合物的一种或多种。13.一种锰负载磁性材料的制备方法，其特征在于，包括：将如权利要求1所述海洋希瓦式菌株、含...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海坤，程漫漫，乔硕，胡晓珂，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：