【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境污染控制，尤其涉及一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
1、随着工业发展，水体污染问题日益突显，含有难降解污染物如卤代有机污染物和重金属的废水排放后，严重危及水环境的安全性和水资源的可回收利用，对生态环境和人类健康构成威胁，因此水污染的控制和处理对实现环境和社会的可持续发展具有重要意义。零价铁(zvi)由于其来源广泛、价格低廉和具有较强的还原性能，被广泛应用于去除环境的污染物。
2、然而，零价铁在实际应用过程中存在一定局限性，零价铁的表面易被氧化形成铁氧化物钝化层，从而限制其电子传递，抑制反应活性。为解决以上问题，对零价铁进行表面改性，包括破坏铁氧化物钝化层和进行表面修饰，成为研究重点。破坏钝化层常用的手段包括化学添加还原剂或螯合剂以及微生物还原法；表面修饰策略包括杂原子掺杂、官能团修饰等，比如化学手段合成硫化零价铁以改善其反应活性。因此，在制备方法绿色安全的前提下，同时实现对零价铁表面钝化层的破坏和表面修饰对于提高零价铁的反应活性和扩展环境应用至关重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料、其制备方法及应用，本专利技术使用绿色安全、环境友好的微生物还原法，将铁还原菌希瓦氏菌与铁粉、硫源共培养，通过希瓦氏菌还原铁粉表面的铁氧化物钝化层和外加硫源，实现铁硫化物和少量希瓦氏菌的胞外聚合物在零价铁表面的修饰，合成硫化改性的零价铁材料，并且制得的铁还原菌硫化改性的零价铁材料
2、本专利技术提供了一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料的制备方法，包括以下步骤：
3、将希瓦氏菌菌悬液、矿物盐液体培养基、碳源、硫源与铁粉混合在厌氧的条件下进行微生物硫化反应，得到铁还原菌硫化改性的零价铁材料。
4、优选的，所述希瓦氏菌菌悬液按照以下方法制备：
5、将希瓦氏菌菌株在lb液体培养基中培养后，离心分离，使用矿物盐液体培养基洗涤分散后，得到希瓦氏菌菌悬液。
6、优选的，所述培养的温度为30℃～35℃；所述培养的时间为16～24h；所述离心分离的转速为3000～5000rpm；所述离心分离的时间为10～15min。
7、优选的，所述碳源选自乳酸钠；所述硫源选自硫代硫酸钠、亚硫酸钠与硫粉中的一种或多种。
8、优选的，所述微生物硫化反应的反应体系中碳源的浓度为10～40mmol/l；
9、所述微生物硫化反应的反应体系中硫源的浓度为2～20mmol/l。
10、优选的，希瓦氏菌菌悬液与矿物盐液体培养基混合后的od600为0.2～0.5；
11、所述微生物硫化反应的反应体系中铁粉的浓度为4～8g/l。
12、优选的，所述矿物盐液体培养基包括：0.4～0.5g/l nacl、0.2～0.3g/l(nh4)2so4、0.2～0.3g/l kh2po4,0.2～0.3g/l k2hpo4、0.4～0.5g/l mgso4·7h2o、8～12ml/l微量矿物原液与40～60mmhepes缓冲液，并使用naoh溶液调节ph为6.9～7.4。
13、优选的，所述微生物硫化反应的温度为30℃～35℃；所述微生物硫化反应的时间为6～40h。
14、本专利技术还提供了一种上述制备方法制备的铁还原菌硫化改性的零价铁材料，所述铁还原菌硫化改性的零价铁材料以零价铁为内核；所述零价铁的表面包裹有铁硫氧化物与微生物胞外聚合物。
15、本专利技术还提供了一种上述制备方法制备的铁还原菌硫化改性的零价铁材料在废水处理中的应用。
16、本专利技术提供了一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料的制备方法，包括以下步骤：将希瓦氏菌菌悬液、矿物盐液体培养基、碳源、硫源与铁粉混合在厌氧的条件下进行微生物硫化反应，得到铁还原菌硫化改性的零价铁材料。与现有技术相比，本专利技术利用微生物还原法，将铁还原菌希瓦氏菌与铁粉、硫源共培养合成硫化改性的零价铁材料，实现铁氧化物钝化层的还原，并实现铁硫化物和少量希瓦氏菌的胞外聚合物在零价铁表面的修饰，原料成本低廉，合成方法绿色安全，环境友好；并且得到的铁还原菌硫化改性的零价铁材料具有比表面积大、分散性好、电子转移能力强的优点，对污染物的还原能力显著提升，能够实现污染物的可持续高效去除，可高效还原去除水体中的多种卤代有机物和重金属类等污染物，可广泛应用于废水处理中，具有广阔的实际应用潜力。
17、实验显示，本专利技术所制得的铁还原菌硫化改性的零价铁材料对水体中卤代有机污染物和重金属的去除效果，均优于未改性的铁粉原料。
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1.一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述希瓦氏菌菌悬液按照以下方法制备：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述培养的温度为30℃～35℃；所述培养的时间为16～24h；所述离心分离的转速为3000～5000rpm；所述离心分离的时间为10～15min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源选自乳酸钠；所述硫源选自硫代硫酸钠、亚硫酸钠与硫粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微生物硫化反应的反应体系中碳源的浓度为10～40mmol/L；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，希瓦氏菌菌悬液与矿物盐液体培养基混合后的OD600为0.2～0.5；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿物盐液体培养基包括：0.4～0.5g/L NaCl、0.2～0.3g/L(NH4)2SO4、0.2～0.3g/L KH2PO4,0.2～0.3g/L K2HPO4、
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微生物硫化反应的温度为30℃～35℃；所述微生物硫化反应的时间为6～40h。
9.权利要求1～8任意一项制备方法制备的铁还原菌硫化改性的零价铁材料，所述铁还原菌硫化改性的零价铁材料以零价铁为内核；所述零价铁的表面包裹有铁硫氧化物与微生物胞外聚合物。
10.权利要求1～8任意一项制备方法制备的铁还原菌硫化改性的零价铁材料或权利要求9所述的铁还原菌硫化改性的零价铁材料在废水处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铁还原菌硫化改性的零价铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述希瓦氏菌菌悬液按照以下方法制备：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述培养的温度为30℃～35℃；所述培养的时间为16～24h；所述离心分离的转速为3000～5000rpm；所述离心分离的时间为10～15min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源选自乳酸钠；所述硫源选自硫代硫酸钠、亚硫酸钠与硫粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微生物硫化反应的反应体系中碳源的浓度为10～40mmol/l；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，希瓦氏菌菌悬液与矿物盐液体培养基混合后的od600为0.2～0.5；
7.根据权利要求1所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆杨，陈家琦，刘晓莉，王星宇，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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