[发明专利]磁性纳米Fe3O4生物催化制备法及其在含铀废水处理中的应用

摘要

本发明提供一种生态、环保型的生物催化制备磁性纳米Fe₃O₄粒子新方法及其在含铀废水处理中的应用。具体步骤为：（1）氧化亚铁硫杆菌的培养、驯化；（2）生物聚合硫酸铁的制备；（3）磁性纳米Fe₃O₄粒子的合成；（4）磁性纳米Fe₃O₄粒子对含铀废水中的铀的吸附试验。本发明所得的磁性纳米Fe₃O₄粒子制备合成路线简捷、反应条件温和、易操作，使用生物催化氧化剂代替传统的化学氧化剂（亚硝酸盐），避免致癌物质排入到环境中，真正实现环境友好。同时，本发明所得的磁性纳米Fe₃O₄粒子能使浓度为0.45~0.50mg/L的低浓度含铀废水中的含铀量的下降90%以上，在铀矿冶含铀废水处理和铀回收等方面具有十分重要的实践意义。

主权项

磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：以培养、驯化所得的氧化亚铁硫杆菌作为生物催化氧化剂，合成新型的生物聚合硫酸铁溶液，在碱性环境下通过化学沉淀法制备合成磁性纳米Fe₃O₄； 所述的制备磁性纳米Fe₃O₄的步骤如下：（1）氧化亚铁硫杆菌的培养、驯化量取20 mL745铀矿酸性矿坑废水水样放入250 mL锥形瓶中，加入180 mL改良的9K培养基，塞上无菌棉塞，将锥形瓶放入温度为25 ^oC、转速为100 r/min的恒温培养箱中进行振荡培养，当锥形瓶中溶液的颜色由浅绿色转为变红时，取其中溶液30 mL按照上述方法进行再次培养、驯化2次，即得到所需的氧化亚铁硫杆菌液；（2）生物聚合硫酸铁的制备将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与FeSO₄·7H₂O溶液按照质量比为1.0：2.0 ~ 4.0放入烧杯中，水浴加热，调节混合溶液的pH值为5.0 ~ 7.0、温度为20.0 ~ 30.0 ^oC，同时，控制氧化亚铁硫杆菌液的质量对FeSO₄的生物催化氧化进程，制备Fe³⁺：Fe²⁺浓度为1:1的生物聚合硫酸铁溶液；（3）磁性纳米Fe₃O₄粒子的合成将100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液装于500 mL烧杯中，并将装有200 mL蒸馏水的杯状半透膜放入烧杯中，随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液，保持反应体系pH值为9.0左右，在60 ^oC恒温水浴箱中加热，并不断磁力搅拌，随着生物聚合硫酸铁溶液的加入，在半透膜中不断生成大量的黑色纳米Fe₃O₄粒子，反应50 min后，将半透膜中的黑色纳米Fe₃O₄粒子在50 ^oC下水浴晶化1.5 h后，磁性分离，并使用蒸馏水洗涤6次，随后将其置于80 ^oC的恒温鼓风干燥箱中烘干，研磨，过200目筛，即得到磁性纳米Fe₃O₄粒子。