去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制备方法技术

本发明专利技术属于环境保护领域，既属于治理核工业和放射性化学工业排放污水的处理方法，也属于清除天然水中放射性同位素的方法。具体涉及一系列以不同形貌的生霉菌为基体，以不同纳米形状（纳米粒子、纳米纤维、纳米管）的各种金属纳米材料（钛、铝、铁等金属的氧化物和氢氧化物）为改性材料，能有效去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制备方法。本发明专利技术充分利用微生物对周围环境物质的吸附作用，将纳米料子材料附着在微生物细胞表面，从而显著提高其吸附除污的能力，能够有效地去除水中放射性物质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护领域，既属于治理核工业和放射性化学工业排放污水的处理方法，也属于清除天然水中放射性同位素的方法。具体涉及一系列以不同形貌的生霉菌为 基体，以不同纳米形状(纳米粒子、纳米纤维、纳米管)的各种金属纳米材料(钛、铝、铁等 金属的氧化物和氢氧化物)为改性材料，能有效去除水中放射性物质的生物复合纳米净水 材料的制备方法。
技术介绍
核能体积小，能量大，污染少，储量丰富，成本低的特点使其在能源危机的今天越 来越受到重视。随着核能的日益广泛的应用，其带来的放射性污染也日益严重。放射性污染 是由放射性物质进入环境后造成的。放射性污染物主要来源于核动力工厂排出的冷却水， 向海洋投弃的放射性废物，核爆炸降落到水体的散落物，核动力船舶事故泄漏的核燃料；开 采、提炼和使用放射性物质时，如果处理不当，也会造成放射性污染。其中水体中的放射性 污染物可以附着在生物体表面，也可以进入生物体蓄积起来，还可通过食物链在人体内富 集并对人体产生内照射伤害，引起癌变。 我国2006年新出台的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)新修订了放射性物质浓度的水质检测限值，相关的放射性物质水质常规指标及限值如下表 放射性指标指导值总a放射性(Bq/L)0. 5 目前去除放射性物质的水质净化技术主要的工艺有混凝法、吸附法、离子交换法 和生物处理法。在常规的处理方法中，金属纳米材料因其具有较大的比表面积和较高的电 荷密度，对水中的放射性物质有较高的吸附作用，但由于这些金属化合物从水中分离出来 困难，导致在水处理运行中不能充分发挥这些物质的吸附特性。生物处理法因其取材广泛、 品种繁多、可选择性大、成本较低的特性受到广泛的应用，在此基础上对其进行适当的物理 化学改性可显著提高它的吸附除污能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制 备方法。本专利技术利用微生物对周围环境物质的吸附作用，将纳米料子材料附着在微生物细 胞表面，从而显著提高其吸附除污的能力，能够有效地去除水中放射性物质。 本专利技术所述的去除放射性物质的生物复合纳米材料的制作方法，其步骤如下 1、将16 20克蛋白胨、20 25克葡萄糖、12. 5 15. 0克琼脂加入到1000毫升 蒸馏水中，均匀搅拌、加热至沸腾，煮沸20 30分钟，使得所添加的有机物完全溶解在水中 并同时消毒；再向85 95t:稍微冷却的固态营养介质中加入5 8克甘油，然后在无菌室3中将18 36克固态营养介质注入到塑料培养皿中； 2、将菌种(如黑曲霉和大毛霉)配制50 100CFU/ml的菌液，在无菌条件下在上 述固态培养基中接种菌种，每个塑料培养皿加2 4ml菌液，培养周期为72 80小时，培 养温度为37 38°C。 3、将9 20纳米粒子与25毫升质量分数为0. 05 0. 1 %的柠檬酸和质量分数 1 2%的柠檬酸钠水溶液加入到1L蒸馏水中并搅拌10 20分钟，得混合溶液； 4、将在固态营养介质中培养所得的霉菌菌体与配好的混合溶液以10 20克1 升的比例混合，并搅拌均匀；然后在37 38t:条件下放置6 8天； 5、通过过滤或离心作用将菌体从混合液中分离，经后期处理得到本专利技术所述的去 除放射性物质的生物复合纳米净水材料。 上述步骤中，所述的后期处理是向菌体中逐渐加入丙酮，最初使丙酮在丙酮溶液 中的馏分达到20 30%，过15 20分钟后使馏分达到40 50%，再过15 20分钟后 使馏分达到75 80% ;然后将装有菌体的敞口容器放入带有无水CaCl2干燥剂的干燥柜 中，温度保持56 6(TC，持续3 5小时。将所得的脱水菌体放进带有CaCl2干燥剂的集 装箱中保存。 上述步骤中涉及的纳米粒子为金属氧化氢氧化物纳米粒子或金属氧化物纳米粒 子，具体的可以为Ti02纳米管、A100H(水软铝石)纳米纤维、a-FeOOH纳米纤维等。附图说明 图1 :实施例1所述的经A100H改性过的大毛霉电镜照片； 经A100H改性过的大毛霉的长为2. 6 6iim，粒径为327nm-394nm，呈棒状。具体实施例方式本专利是用实施例来阐述本专利技术，而不是对本专利技术的限制，凡是涉及以金属氧化 氢氧化物或金属氧化物为主要改性成分，并且按照此方法制备的复合纳米材料，均为我们 权利保护范围。 实施例1 : 由A100H(水软铝石)纳米纤维和大毛霉(Mucor mucedo)制备杂交的辐射吸收体 系。 将16克蛋白胨、20克葡萄糖、12. 5克琼脂加入到1000毫升蒸馏水中，均匀搅拌、 加热至沸腾，煮沸30分钟使所添加有机物完全溶解的同时消毒，向稍微有点而冷却(93°C ) 的介质中加入甘油5克，在无菌室中以每个36克的用量将制得的固体培养基注入到直径为 9毫米的塑料培养皿中。 在37t:无菌条件下在制得的固体培养基中接种2ml、80CFU/ml的市售大毛霉菌 液，培养72小时。用刮刀将生长出来的大毛霉菌体从固体培养基表面刮下来。 取9克实验室自制A100H纳米纤维(以铝粉为原料，将其在70 9(TC的蒸馏水 中水解获得，其粒径为50 100nm)加入到1升蒸馏水中，再加入25毫升含有质量分数为 0. 05%的柠檬酸和质量分数为1%的柠檬酸钠的水溶液，再往上述混合液中加入10克上述 步骤培养的大毛霉菌体并搅拌均匀，在37t:条件下放置6天。为了活细胞和死细胞的分化，将发育着的杂交菌丝体用碘化丙啶(PI)和腺苷化酶(7-AAD)染色，每昼夜观察杂交微生物 的生命活力。持续6昼夜观察大毛霉细胞的生命活力。用漏斗将改性过的大毛霉菌体从混 合液中过滤分离，得到17克菌体溶液，向菌体中逐渐加入丙酮，最初使丙酮在溶液中的馏 分达到25%，过15分钟后使馏分达到40%，再过15分钟后使馏分达到75% ;然后将装有 菌体的敞口容器放入带有无水CaCl2干燥剂的干燥柜中，温度保持6(TC，持续4小时，再将 所得的脱水菌体放进带有CaCl2干燥剂的集装箱中保存。 称取0. 0109g的硝酸铀酰加入到1L的蒸馏水中，充分搅拌，配成硝酸铀酰的水溶 液。取5个小烧杯，每个烧杯里倒入30ml配置好的该硝酸铀酰的水溶液，往烧杯中加入不 同量的已脱水的经A100H改性过的大毛霉(0. 1087g、0. 2020g、0. 2983g、0. 3951g、不加)充 分搅拌，超声20分钟后，静置2天滤出上层清液，用ICP-MS7500a/ce(电感耦合等离子体质 谱仪)测上层清液？中铀元素的浓度。 表1 :放置二天(48h)后，上清液中的铀元素的吸附数据 编号吸附剂质量(g)铀元素浓度(卯b)吸附率(％ )00.00006956010.1087192. 297. 236920.2020201. 497. 104730.2983125. 898. 191540.3951129. 098. 1455 实施例2 : 由Ti02( 二氧化钛)纳米管和黑曲霉(Aspergillus niger)制备杂交的辐射吸收 菌体系。 将16克蛋白胨、20克葡萄糖、12. 5克琼脂加入到1000毫升蒸馏水中，均匀搅拌、 加热至沸腾，煮沸30分钟使所添加有机物完全溶解的同时消毒，向稍微有点而冷却(93°C ) 的介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除水中放射性物质的生物复合纳米材料的制作方法，其步骤如下：ａ）将１６～２０克蛋白胨、２０～２５克葡萄糖、１２．５～１５．０克琼脂加入到１０００毫升蒸馏水中，均匀搅拌、加热至沸腾，煮沸２０～３０分钟，使得所添加的有机物完全溶解在水中并同时消毒；再向８５～９５℃稍微冷却的固态营养介质中加入５～８克甘油，然后在无菌室中将１８～３６克固态营养介质注入到塑料培养皿中；ｂ）将菌种配制５０～１００ＣＦＵ／ｍｌ的菌液，在无菌条件下在上述固态培养基中接种菌种，每个塑料培养皿加２～４ｍｌ菌液，培养周期为７２～８０小时，培养温度为３７～３８℃。ｃ）将９～２０纳米粒子与２５毫升质量分数为０．０５～０．１％柠檬酸和质量分数１～２％柠檬酸钠的水溶液加入到１Ｌ蒸馏水中并搅拌１０～２０分钟，得混合溶液；ｄ）将在固态营养介质中培养所得的霉菌菌体与配好的混合溶液以１０～２０克：１升的比例混合，并搅拌均匀；然后在３７～３８℃条件下放置６～８天；ｅ）通过过滤或离心作用将菌体从混合液中分离，经后期处理得到去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩炜，丘比克马克西姆，陈海峰，李爽，牛晓薇，周亮，韩旭，郑天宁，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]