[发明专利]一种酵母菌载纳米零价铁及其用途

说明书

本发明提供一种酵母菌载纳米零价铁及其用途，该酵母菌载纳米零价铁包括酵母菌载体或经过化学处理的改性酵母菌载体及其负载的纳米零价铁颗粒，是由硼氢化钠或硼氢化钾将酵母菌载体或经过化学处理后的改性酵母菌载体吸附的铁盐或亚铁盐原位还原为纳米零价铁所得。可广泛用于去除或降解水体或土壤中的重金属离子和有机污染物。

技术领域

本发明提供一种酵母菌载纳米零价铁及其用途，涉及到酵母菌的培养、处理和纳米零价铁的制备方法，更进一步涉及该酵母菌载纳米零价铁在重金属离子去除和有机污染物降解中的应用。属于环境功能材料制备和环境修复技术领域。

背景技术

纳米零价铁具有较强的还原能力和优良的吸附性能，被广泛用于含卤有机物的还原脱卤、染料的还原脱色以及重金属离子的去除，是一种颇具有应用潜力的污染环境修复控制材料。但纳米零价铁存在易氧化、团聚和钝化的缺点，阻碍了其在污染物处理中的实际应用。

将纳米零价铁载在载体上，不仅能提高纳米零价铁的分散性，而且使纳米零价铁易于回收，防止二次污染。

中国发明专利ZL200910090616.1(活性碳负载纳米铁材料的制备方法及应用)采用预处理过的活性碳作为负载材料，在氩气和超声波的辅助下，利用活性碳多孔隙的特征使反应产生的纳米零价铁颗粒充分地分散并负载在活性碳上，得到的活性碳负载纳米铁材料可降解水体中的五氯苯酚；中国发明专利ZL201210447511.9(以蒙脱石为载体的纳米零价铁及其制备方法和应用)公开了一种在可溶性淀粉存在的乙醇介质中，以蒙脱石为载体制备纳米零价铁的方法，充分利用蒙脱石层间及表面空间减少纳米零价铁的聚合，制得的纳米零价铁活性高，稳定性好，在处理六价铬废水时效果显著。

酵母菌具有多孔网状结构及丰富的氨基、羟基、羧基和磷酸基团，是一种天然的生物吸附剂。将纳米零价铁颗粒负载到酵母菌上能在不减弱纳米零价铁活性的前提下减少纳米零价铁颗粒间的团聚，同时发挥酵母菌的吸附作用和纳米铁的还原作用，有利于污染物的富集并加快其去除反应速率。目前还未见以酵母菌为载体制备纳米零价铁的文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对纳米零价铁极易氧化、团聚的不足，以天然的酵母菌为载体，将纳米零价铁的强还原性与酵母菌优良的吸附性相结合，提供一种制备工艺简单、成本低廉、环境友好、寿命长的纳米零价铁的制备方法，以及用这种方法制备的酵母菌载纳米零价铁。

本发明的技术原理是以酵母菌为载体、分散剂和稳定剂，利用酵母菌的氨基、羟基、羧基和磷酸等基团吸附可溶性Fe²⁺或Fe³⁺后，原位还原为零价铁，利用酵母菌的双层网状多孔结构分散并稳定纳米零价铁，并利用酵母菌吸附反应中生成的Fe²⁺或Fe³⁺，阻止Fe²⁺或Fe³⁺在纳米零价铁表面上共沉淀，维持纳米零价铁的还原活性，降低使用纳米零价铁时所带来的大量铁泥污染风险。通过调节酵母菌载体与铁盐的质量比、还原剂浓度、反应温度、反应时间和搅拌或振荡速度达到控制纳米零价铁反应活性的目的。

因此，本发明的第一个目的是提供一种酵母菌载纳米零价铁的制备方法，包括如下步骤：

(1)按常规方法培养酵母菌，将所得的酵母菌离心，洗涤后，冷冻干燥得酵母菌载体。或将所得的酵母菌离心，洗涤后，重新悬浮在具有促进酵母菌自溶的化学试剂中，在40～60℃的温度下搅拌或振荡处理24～48小时进行化学处理。离心、洗涤后，冷冻干燥，得到经过化学处理的改性酵母菌载体；

(2)将铁盐或亚铁盐水溶液加入到步骤(1)得到的酵母菌载体或改性酵母菌载体中，在50～200r·min^-1搅拌或振荡下反应0.5～2h，离心、洗涤后，得到吸附有Fe²⁺或Fe³⁺的酵母菌或改性酵母菌；