[发明专利]一种复合纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种复合纳米材料的制备方法及其应用，通过将具有絮凝作用的EM活性钙和纳米材料相结合，将EM活性钙液固定化于由复合纳米材料制成的多孔载体上，基于物理化学专性吸持和生物絮凝及包裹达到去除水体中游离态重金属离子和可溶性小分子有机结合态重金属的效果。本发明制备的复合纳米材料净化效果好，功能较多，具有快速把水体中有效态重金属钝化从而去除污水中的有毒重金属离子的优点。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种复合纳米球的制备方法和应用。

背景技术

水体重金属污染一直是难以解决且危害巨大的污染之一，很容易引发人类疾病或死亡。微生物和纳米材料处理污水的方法应用前景广阔，而用纳米材料固定化微生物则是在微生物和纳米材料处理污水技术上的一次很好的改进，相关应用研究目前国内外都有相关报道。虽然固定化微生物技术在特定的水体中取得了一定的效果，但对去除重金属离子的相关研究和专利还不多，特别是所用微生物存在稳定性差，易死亡等缺点，还有固定化材料也不能很好的满足微生物生长繁殖的最佳条件。

发明内容

发明目的：针对某些污水中重金属离子含量超标，为解决现有技术中存在的问题，本发明利用微生物发酵技术与复合纳米材料相结合的方式，将EM活性钙液固定化于直径为10-20mm的纳米多孔载体上得到一种复合纳米材料，该材料能有效去除污水中有毒重金属离子。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出的复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将EM原液、葡萄糖、碳酸钙和去离子水按4～6％：3～5％：3～5％：80～90％的质量百分比混合，并将其移入发酵瓶中，放入35～37℃恒温培养箱中在密闭条件下发酵7-8天，摇床转速为180-200r/min，制得EM活性钙液；

(2)将纳米级铁粉、纳米级硅粉和高岭土粉以20-30％：25-35％：35-55％的质量百分比混匀，用水清洗后置于控温炉中，从100℃开始升温，以每分钟 10～20℃的升温速率升温至700-800℃，保持恒温状态24-36小时，冷却，得到复合纳米粉末；

(3)将步骤(2)得到的复合纳米粉末放入步骤(1)制备的EM活性钙液中浸泡2-3天，取出后在制粒，得到复合纳米载体，将复合纳米载体进行高温烧结，冷却备用，然后将上述复合纳米载体再次在EM活性钙液中浸泡2～3天，取出后常温放置1～2天即得复合纳米材料。

优选地，步骤(2)中，制粒后得到的复合纳米载体的直径为10-20mm。

优选地，高温烧结的条件为550-600℃下烧结，烧结时间为24-36小时

其中制粒的性质为球形、椭球型、圆柱形中的任意一种。球形是较为优选的形状，然而其他形状也可以实现本发明的目的。

所述的葡萄糖、碳酸钙为分析纯，所述的EM原液为爱睦乐环保生物技术(南京)有限公司生产，含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物。

纳米铁粉粒径在50-55nm之间，纳米硅粉粒径在20-40nm之间，纳米材料的巨大比表面积和较好的生物相容性和吸附性，使得其能更有效的固定化更多的微生物。高岭土其可以增加载体球的粘结性，使之不易破裂，便于煅烧成型。

通过上述制备方法得到的复合纳米材料也在本发明的保护范围之内。

本发明进一步提出了上述复合纳米材料在去除重金属离子中的应用。

具体地，在用于去除时重金属离子时，将所述复合纳米材料按0.5-2g/L的比例直接投放于待处理的污染水体中。异位处理时所述复合纳米材料可回收，酸洗后可再次利用，原位处理时一般不回收利用。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：