一种磁性Mxene微生物载体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性Mxene微生物载体材料，包括磁性MXene材料和卵磷脂，其质量比为5：2~4；其制法包括以下步骤：将Ti3AlC2粉末和HF溶液在塑料烧杯里混合搅拌，再离心除杂并洗涤，然后在DMSO溶液中搅拌反应，超声、抽滤和真空干燥后得到Ti3AlC2纳米片；将铁源和Ti3AlC2固体粉末在水中超声，搅拌、离心和干燥后得到Fe3O4/MXene粉末；将Fe3O4/MXene粉末和卵磷脂加入溶剂中反应，得到目标产物。本发明专利技术制备过程简单，制备的材料能够吸附油田废水中的悬浮物和有效增加微生物活性，大大提高微生物处理废水的能力，而且在外加磁场的作用下可以重新回收利用，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性Mxene微生物载体材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种微生物载体材料及其制备方法，尤其涉及一种磁性Mxene微生物载体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油作为国民经济的重要物质原料，已经广泛应用于交通运输、化工生产等领域，而其不可再生性更加决定了其重要性和稀缺性。尤其是近年来，社会经济发展的加快对石油的需求量日益增大，但石油的供给量却呈逐年下降的趋势，这主要是由于我国原油多属于开采难度较大的重质原油，导致采收率低，石油资源浪费。因此，有关提高石油采收率的技术研发，不仅关系到石油行业自身发展，更是关系国民经济稳定发展。采油技术经过多年的研究发展，已经从一次采油发展到现在的三次采油，采收率和石油资源的利用率都得到了明显提升。
[0003]我国采油技术经过了多年的发展，从开采初期的一次采油技术，发展到现在的三次采油技术得到大范围应用和推广，所取得的成绩是有目共睹的。从采油技术的发展历程分析，一次采油技术是我国采油初期采用的开采方式，由于技术的限制，一次采油技术在开采效率方面仅能够达到5%
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10%，一次采油技术主要是利用地层原油的压力将原油压出地表。但由于开采率太低，导致石油资源浪费严重，技术更新势在必行。针对一次采油技术中的问题，相关人员进行了深入研究，发现一次采油技术开采率低主要是由于油层压力衰减过快造成的。因此，在一次采油技术的基础上，通过人工注气或者注水的方式以缓解油层压力衰减过快的问题，通过技术改进，石油开采率得到了一定程度的提升，改进后的技术我们称之为二次采油技术，数据显示，二次采油技术中，石油采收率能够达到30%左右，与一次采油技术将比，二次采油技术得到了明显的进步。但二次采油技术依然存在明显的缺陷，尤其是随着需求量的大幅度提升，原油含量逐渐降低，当采出液的油含量低于一定程度时，原油开采量便会限制在一定范围内，无法提升。但这个时候，原油采出的比例进展探明储量的50%左右，这就意味着还有大量的原油并未被得到有效利用，还有很大一部分是也液滴的形式存在于岩石的孔缝中，而此时利用二次采油技术根本无法将其有效取出，这也是二次采油技术中采收率长时间停留在一定范围内的主要原因。
[0004]为此，我国又相继研发了三次采油技术，相较于二次采油技术，三次采油保留了二次采油技术中的优势，在人工注水、注气的前提下，还加入了大量的驱油剂，目的是改变原油的粘度、组成和结构，在物理和化学双重手段的协助下，将单纯通过注水或注气无法采集到原油通过新的方式进行采集。实践表明，三次采油技术的应用，石油的开采率得到了显著的提升，有效缓解了石油资源紧缺、开采率低的问题。现阶段，三次采油技术已经在我国很多油田得到了应用和推广，从技术发展角度来看，微生物驱油也有着十分重要的意义。
[0005]相对于常规提高采收率技术，微生物采油有2个优点，即微生物不会消耗大量能源且其使用与油价无关。微生物能以油藏里的物质为营养代谢，在发酵过程中排出生物气，占据部分储层空间，或形成人工气顶。微生物还可以堵塞油层的高渗透通道。微生物在油藏整
个水相里都发挥作用，包括水与岩石界面和油水界面，并可以受控地在分子和孔隙微观水平上连续产出气体、溶剂、表面活性剂以及其他生物化学剂，驱替石油。日本和中国用优选的微生物菌种注入油藏进行矿场试验，结果提高采收率15%~23%。但是微生物采油也有一些局限性，所以应该加强目前进行的微生物驱油模拟研究，确定最好的菌种、营养物、代谢和生理特征，使微生物驱油开采技术获得较高成功率。
[0006]我国油气田主要分布在陆相沉积盆地，而且种类比较复杂，其中包括中高渗透多层砂岩油气田、复杂断块油气田、低渗透砂岩油气田以及稠油油田。由于陆相油田原油含蜡高、粘度高，更加大了油田的开发难度。近年来，随着石油需求量的增大，我国从海外进口的石油量也是逐年增加。实践研究发现，一次采油技术的采收率仅为15%左右；二次采油技术要优于一次采油技术，但是采收率也比较低，只能达到25%~40%左右；三次采油技术能够显著提高石油的采收率，促进石油行业的发展和社会的进步。
[0007]专利技术专利CN201810541566.3具体涉及一种光热生物阳极的制备方法和光热生物阳极及其应用，将Ti3C2T
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作为MXene材料，并将该材料制成浆料，将浆料刷覆于碳毡表面，干燥，得到光热生物阳极，可应用于制备微生物电化学系统和微生物燃料电池。该材料虽然能在低温环境下利用太阳能为微生物生长提供合适的热量，但是并不能用于处理油田废水也无法实现可回收利用。目前，本领域有技术人员在磁性Mxene材料的合成中会使用超声手段，但超声是在Mxene负载四氧化三铁之前连续进行的，其作用也只是在一定程度上提高Mxene材料的分散和解离效果，这种方法仅仅只是一种单纯的物理分散解离方法，无法实现四氧化三铁对氧化石墨烯的化学修饰或修饰效果较差。此外，目前使用超声破壁机仍在存在诸多难题，例如反应液对超声破壁机探头的腐蚀破坏，不断滴加原料等维持反应液pH的开放式体系，需要外接热源对反应温度进行调控等。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种可提高微生物处理废水的能力并且可回收的磁性Mxene微生物载体材料；本专利技术的另一目的在于提供一种成本低、工序简单的磁性Mxene微生物载体材料的制备方法。
[0009]技术方案：本专利技术所述的一种磁性Mxene微生物载体材料，包括磁性MXene材料和卵磷脂，所述磁性MXene材料由Ti3AlC2和铁盐制备得到，磁性MXene材料和卵磷脂的质量比为5：2~4。
[0010]所述的磁性Mxene微生物载体材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将Ti3AlC2粉末在HF溶液里混合搅拌反应，离心后除去杂质，洗涤沉淀，然后在二甲基亚砜溶液中搅拌反应，反应结束后再离心除去杂质，洗涤、超声、抽滤并真空干燥得到Ti3AlC2纳米片。本专利技术采用HF溶液作为溶剂，不仅可以快速溶解反应物使反应更加的迅速，还能使Ti3AlC2中的Al层刻蚀得到所需要的Ti3C2材料，有效解决了除去Al层的工作。HF溶液浓度太低就无法起到刻蚀效果，得不到Ti3C2材料，因此本专利技术优选所述HF溶液的浓度为20~30%。
[0011]（2）将铁源和Ti3AlC2研磨成粉末分散到水中，超声30~60 min；在分散液中加入NH3·
H2O
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NH4NO3，调节pH并超声，继续搅拌反应，离心，用无水乙醇和去离子水交替洗涤，抽滤，最后经过真空干燥即可得Fe3O4/MXene粉末。
[0012]（3）将Fe3O4/Mxene粉末在去离子水中超声并升温，再往里逐滴加入分散在去离子水中的卵磷脂，之后缓慢加入活化剂N
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羟基琥珀酰亚胺，继续反应，最后减压蒸馏后即可得到PC
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g
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Fe3O4/Mxene。
[0013]优选地，步骤（1）中所述的HF溶液的浓度为20~30%。
[0014]优选地，步骤（1）中所述的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性Mxene微生物载体材料，其特征在于，包括磁性MXene材料和卵磷脂，所述磁性MXene材料由Ti3AlC2和铁盐制备得到，所述磁性MXene材料和卵磷脂的质量比为5：2~4。2.一种权利要求1所述的磁性Mxene微生物载体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将Ti3AlC2粉末在HF溶液里混合搅拌反应，离心后除去杂质，洗涤沉淀，然后在二甲基亚砜溶液中搅拌反应，反应结束后再离心除去杂质，洗涤、超声、抽滤并真空干燥得到Ti3AlC2纳米片；（2）将铁源和Ti3AlC2研磨成粉末分散到水中，超声30~60 min；在分散液中加入NH3·
H2O
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NH4NO3，调节pH并超声，继续搅拌反应，离心，用无水乙醇和去离子水交替洗涤，抽滤，最后经过真空干燥即可得Fe3O4/MXene粉末；（3）将Fe3O4/Mxene粉末在去离子水中超声并升温，再往里逐滴加入分散在去离子水中的卵磷脂，之后缓慢加入活化剂N
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羟基琥珀酰亚胺，继续反应，最后减压蒸馏后即可得到PC
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Fe3O4/Mxene。3.根据权利要求2所述的磁性Mxene微生物载体材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的HF溶液的浓度为20~30%。4.根据权利要求2所述的磁性Mxene微生物载体材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的反应温度25~50 ℃，反应时...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈健，田雨，章峻，蒋雪峰，万明会，胡朋朋，孙高琪，莫宏，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：