[发明专利]一种砷吸附材料的制备及其复性回用方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境科学领域，尤其涉及一种砷吸附材料的制备及其复性回用方法。

背景技术

施威特曼石，其化学式可表示为Fe₈O₈(OH)_8-2x(SO₄)_x，是一种结晶度较差的次生轻基硫酸盐高铁矿物。该矿物形成与嗜酸菌的作用密切相关，同时大量研究表明，施威特曼石对重(类)金属离子有吸附及共沉淀作用，能促使一些有毒元素自然钝化。施威特曼石结构内的SO₄^2-是以二齿双核形式与Fe配位壳层进行络合，同时矿物表面吸附有大量对其结构起稳定作用的SO₄^2-，因此与Fe配位能力更强的阴离子，如：AsO₄^3-，可取代SO₄^2-。施威特曼石这种特性，使其环境科学领域具有重要的应用前景。

自然界中存在的极端嗜酸微生物——嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)与黄铁矿的微生物氧化作用密切相关，施威特曼石是该菌的代谢产物之一。通过微生物转化法，可以得到高比表面积、介孔构造、颗粒均一、分散性好的施威特曼石材料。同时使用生物法制备新材料和生物复性的方法进行再生，具有环境友好，安全性高，无二次污染，成本低等优点，成为一种具有极大应用潜力的含砷水处理技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快捷、简便、环保的砷吸附材料的制备。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该砷吸附材料的复性回用方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种砷吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将a液与b液按7：3的体积比混合，即得种子培养基；其中

所述a液是指将硫酸铵3.00g、氯化钾0.10g、磷酸氢二钾0.50g、硫酸镁0.50g、硝酸钙0.01g溶解于700mL蒸馏水中，并用浓硫酸调整pH值至1.5~1.9所得的溶液；

所述b液是指硫酸亚铁44.70g溶解于300mL蒸馏水中所得的溶液；

⑵将A液与B液按7：3的体积比混合，即得生物转化培养基；其中

所述A液是指硫酸铵3.00g、氯化钾0.10~0.20g、磷酸氢二钾0.50~1.00g、硫酸镁0.50g、硝酸钙0.01g溶解于700mL蒸馏水中，并用浓硫酸调整pH值至1.9~2.9后加入0.20~5.00g壳聚糖搅拌使其溶解所得的溶液；

所述B液是指硫酸亚铁50.00~100.00g溶解于300mL蒸馏水中所得的溶液；

⑶将0.10~2.00g纳米ZrO₂与0.10~3.00g十二烷基苯磺酸钠混合后，加入100mL去离子水，在20~40℃下搅拌4~8h后，得到沉淀物，该沉淀物经无水乙醇清洗后，于50~60℃下烘干，即得备用固体；

⑷在1.00~2.00g琼脂糖中加入100mL蒸馏水，煮沸使其溶解，待降温至50~60℃时，即得软琼脂糖培养基；

⑸将在0℃下保存的稳定期嗜酸氧化亚铁硫杆菌DLC-5（Acidithiobacillus ferrooxidans DLC-5）菌液按7：3的体积比与所述软琼脂糖培养基混合，常温凝固，即得氧化亚铁硫杆菌DLC-5菌种，该氧化亚铁硫杆菌DLC-5菌种保存在2~4℃；

所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌DLC-5在中国典型培养物保藏中心的保藏编号为CCTCC NO：M 2014362（保藏单位地址：中国.武汉.武汉大学；保藏日期：2014年07月28日）；

⑹菌种活化：将所述氧化亚铁硫杆菌DLC-5菌种按8~12%的接种量接种至装有含有所述种子培养基的摇瓶中，并置于恒温振荡器上，在25~35℃条件下以100~200 r/min的速率进行振荡培养60~84h，即得菌种活化液；所述种子培养基在所述摇瓶中的装瓶量为40~60%；

⑺生物转化：将所述菌种活化液按15~25%的接种量接种至含有所述生物转化培养基的摇瓶中，并置于恒温振荡器上，在25~35℃条件下以100~200 r/min的速率进行振荡培养30~50h，即得培养液；所述生物转化培养基在所述摇瓶中的装瓶量为40~60%；