[发明专利]生物铁锰氧化物及其制备方法和在同步去除废水中的砷和锑中的应用

说明书

本发明公开了一种生物铁锰氧化物及其制备方法和在同步去除废水中的砷和锑中的应用，制备方法包括：将活化后的锰氧化菌接种至LB液体培养基中，加入Mnsupgt;2+/supgt;和Fesupgt;2+/supgt;后恒温摇床培养，固液分离后取沉淀，洗涤后即得；该锰氧化菌属于摩根氏菌属，命名为MnOx‑1，于2021年7月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.22815。本发明的生物铁锰氧化物的制备方法只需将锰氧化菌与Mnsupgt;2+/supgt;和Fesupgt;2+/supgt;同时加入到LB液体培养基中，操作简单，成本低廉；通过生物铁锰氧化物的“氧化‑吸附”作用，可实现对砷和锑的同步去除，效果好，且生物铁锰氧化物以菌体形成生物吸附剂，无二次污染。

技术领域

本发明属于重金属污染物的处理技术领域，更具体地，涉及一种生物铁锰氧化物及其制备方法和在同步去除废水中的砷和锑中的应用。

背景技术

锑(Sb)和砷(As)是全球性污染物，由于无序的矿山开采和冶炼导致大量的含锑和砷的矿渣进入到环境中，严重威胁到生态环境和人体健康。

锑与砷都是VA族元素，轨道外电子结构均为s2p3，在环境中均以三价和五价两种主要价态存在于环境中，且锑与砷在三价时的毒性均高于五价，因此，锑和砷具有相当的相似性。从锑砷复合污染的实际状况以及锑砷本身性质的高度相似性出发，锑和砷具有共同治理的潜力。

由于砷和锑均是以三价和五价两种形式存在于环境中，且与五价相比，三价的毒性更高且迁移率更强，因此，通过先将三价氧化为五价，再将五价的砷和锑从环境中去除的思路是有效降低环境中砷和锑含量并达到修复砷和锑污染环境的有效方式。

生物锰氧化物是锰氧化菌氧化二价锰离子形成的高价锰氧化物，具有高反应性和吸附能力，对水、土壤和沉积物中有机无机污染物的释放、转移、降解、有效性和毒性起着重要作用。研究者普遍认为，生物锰氧化物具备去除各种污染物的潜力，从对环境的友好性和易获得性的角度来看，可以将其应用在污染场所的修复中。生物锰氧化物可以在宽的pH范围内对Sb³⁺和As³⁺发生吸附和氧化还原反应，达到对砷和锑的解毒效果，但是，生物锰氧化物表面携带大量的负电荷，与环境中以阴离子形式存在的Sb⁵⁺和As⁵⁺相排斥，对Sb⁵⁺和As⁵⁺的吸附效果不好。铁基氧化物由于其成本较低、无毒，与锑砷结合紧密成为了吸附过程中的良好载体。

生物铁锰双金属氧化物是结合了铁氧化物和锰氧化物各自的优势，以锰氧化物作为高效氧化位点，以铁氧化物作为高效吸附位点组成的新型材料，且与化学铁锰氧化物相比，生物铁锰氧化物具有更高的比表面积，对砷锑的吸附效率更高。通常的生物铁锰氧化物是铁锰氧化细菌氧化二价铁锰，再将沉淀通过离心、脱水、冷冻、干燥形成，再将生物铁锰氧化物材料添加进重金属污染废水中，但这种操作过程会导致铁锰氧化细菌细胞破碎，其对二价铁、锰的氧化受到限制，且高锰氧化物还原砷锑后形成的二价锰不能继续被氧化，导致其对重金属污染物的去除效率下降，限制了其大规模的工程应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物铁锰氧化物及其制备方法和在同步去除砷锑中的应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种生物铁锰氧化物的制备方法，包括：

将活化后的锰氧化菌接种至LB液体培养基中，加入Mn²⁺和Fe²⁺后恒温摇床培养，固液分离后取沉淀，洗涤后即得；

所述锰氧化菌属于摩根氏菌属(Morganella Morganii)，命名为摩根氏菌(Morganella sp.)MnOx-1，于2021年7月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.22815。