專利名稱:一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于氧化石墨的綠色生物法可控制備技術(shù),特別是一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨及其制備方法。
背景技術(shù):
目前,由于化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯采用的是強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑,存在環(huán)境污染嚴(yán)重、引入含氧基團(tuán)的過(guò)程中易導(dǎo)致碳骨架原子層面晶格扭曲和畸變、產(chǎn)生缺陷等缺點(diǎn)(Florian B. , Jani K. and Arkady V. K. Structural Defects in Graphene. ACS NANO,2011,5(1) : 26-41),JI-Ji共軛鍵被大量破壞,碳骨架在原子層面上產(chǎn)生了明顯的晶格扭曲和畸變,喪失了許多優(yōu)異性能。
硝化作用是氮(N)素生物地球化學(xué)循環(huán)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),也是廢水生物脫氮的第一個(gè)步驟。一般由兩類微生物共同完成氨氧化細(xì)菌和硝化細(xì)菌。在氨氧化
細(xì)菌(AOB)中,特有一種胞內(nèi)酶-氨單加氧酶(Ammonia monooxygenase, AM0)可催化
NH3氧化成羥胺,為該類微生物提供能量。由于自然界中存在的各種單加氧酶的作用底物非常廣泛,除NH3外已發(fā)現(xiàn)包括烷烴、芳烴及它們的初級(jí)衍生物在內(nèi)的40多種化合物可以作為AMO的底物而抑制NH3的氧化(KEENER W K,ARP D J. Kinetic studies ofammonia monooxygenase inhibition in Nitrosomonas europaea by hydrocarbons andhalogenated hydrocarbons in an optimized whole-cell assay. AppI. Environ.Microbiol. , 1993,59:2501-2510.)。即部分硝化細(xì)菌在氧化N素(NH3)化合物的同時(shí),可以對(duì)多種C素化合物進(jìn)行氧化。與化學(xué)反應(yīng)對(duì)照,生物反應(yīng)大多在水相而非有機(jī)相中反應(yīng),且具有反應(yīng)條件溫和、微生物產(chǎn)生的酶具有催化高效性和專一性、代謝過(guò)程可調(diào)控、對(duì)環(huán)境污染小、易于放大生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。采用生物氧化法制備氧化石墨,氧化條件及過(guò)程溫和可控、氧化程度相對(duì)于化學(xué)法較低、氧化產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷較少,可成功克服化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種綠色低缺陷的硝化細(xì)菌生物氧化石墨及其制備方法。一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨,相對(duì)于化學(xué)氧化法制備得到的氧化石墨,具有含氧基團(tuán)比例較低、缺陷較少、石墨的優(yōu)異特性得以最大程度保持等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),有利于其開發(fā)研究,拓展應(yīng)用范圍;而化學(xué)氧化法制備的氧化石墨中,氧化程度過(guò)高,含有大量的含氧基團(tuán),結(jié)構(gòu)缺陷較多,降低了其原本具有的優(yōu)異性能,限制了其應(yīng)用范圍。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟
第一步,將石墨分散到水中,超聲分散,形成均勻的石墨分散液;
第二步,將第一步所得石墨分散液加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,滅菌,冷卻,接種,于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)數(shù)天,進(jìn)行生物氧化;第三步,將第二步所得硝化細(xì)菌生物氧化石墨靜置、離心,采用稀鹽酸、乙醇、水多次反復(fù)清洗、離心沉淀,溶解去除氧化過(guò)程中生成的菌體、代謝產(chǎn)物及其它離子,獲得初次生物
氧化石墨;
第四步,將第三步得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀于水中超聲,靜置或離心,分別對(duì)上清液及沉淀進(jìn)行真空干燥,制備得到不同氧化程度的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第一步中石墨質(zhì)量濃度為
0.1%-8%,超聲時(shí)間為 10-360 min。本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第二步中石墨濃度為0. 02-0. 8mg/mL?!?br>
本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第二步中硝化細(xì)菌培養(yǎng)基成分包括(NH4)SO4 0. 24g/L,琥珀酸鈉2. 81g/L,維氏鹽溶液50mL/L,pH7. 0,高壓蒸汽濕熱滅菌15-30min,滅菌溫度為118_123°C ;接種量為2%_20%、培養(yǎng)溫度25_35°C、轉(zhuǎn)速為50_220r/min、培養(yǎng)時(shí)間為I天-10天。本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第二步中培養(yǎng)基維氏鹽溶液成分和含量為K2HP04 3H20 6. 5g/L, MgSO4 7H20 2. 5g/L, NaCl 2. 5g/L, FeSO4 7H20 0. 05g/L,MnSO4 H2O 0. 04g/Lo本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第三步中離心轉(zhuǎn)速為5000-13000r/min,離心時(shí)間為15_60min ;稀鹽酸濃度為0. l_6mol/L,乙醇質(zhì)量濃度為5%-I00%。本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,第四步超聲處理時(shí)間為20-120min,離心轉(zhuǎn)速為500-10000r/min,離心時(shí)間為5_30min ;真空干燥采用普通真空干燥或真空冷凍干燥,普通真空干燥溫度為室溫-100°c ;或真空冷凍干燥溫度為-20- (-80) °C,真空度寫150Pa,干燥時(shí)間0. 5-24h。本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,所得到的氧化石墨可進(jìn)行多次生物氧化,以提高其生物氧化程度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其顯著優(yōu)點(diǎn)為(I)利用硝化細(xì)菌的生物氧化作用對(duì)石墨進(jìn)行生物氧化,通過(guò)生物氧化酶及電子載體的作用進(jìn)行電子傳輸,實(shí)現(xiàn)石墨的生物氧化,避免化學(xué)法中使用強(qiáng)酸及強(qiáng)氧化劑而導(dǎo)致的氧化石墨烯及石墨烯的缺陷;(2)硝化細(xì)菌生物氧化法制備氧化石墨相對(duì)化學(xué)法可降低其氧化程度,保持石墨原有優(yōu)異特性;(3)本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨及其制備方法反應(yīng)條件溫和,制備過(guò)程綠色無(wú)污染,并具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景和價(jià)值。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
附圖I是本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨制備方法的流程示意圖。附圖2是本發(fā)明實(shí)施例I 一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨和化學(xué)氧化石墨的拉曼光譜對(duì)比圖。附圖3是本發(fā)明實(shí)施例I 一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的透射電子顯微鏡圖片。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1,本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨,由以下制備方法得到
第一步,將石墨分散到水中,超聲分散,形成均勻的石墨分散液;
第二步,將第一步所得石墨分散液加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,滅菌,冷卻,接種,于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)數(shù)天,進(jìn)行生物氧化;
第三步,將第二步所得硝化細(xì)菌生物氧化石墨靜置、離心,采用稀鹽酸、乙醇、水多次反復(fù)清洗、離心沉淀,溶解去除氧化過(guò)程中生成的菌體、代謝產(chǎn)物及其它離子,獲得初次生物氧化石墨;
第四步,將第三步得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀于水中超聲,靜置或離心,分別對(duì)上清液及沉淀進(jìn)行真空干燥,制備得到不同氧化程度的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。實(shí)施例I :本發(fā)明一種生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟 第一步,石·墨預(yù)處理。在250mL三角瓶中加入I. Og石墨,向三角瓶中加入去離子水至100g,在250W超聲波清洗機(jī)中,于室溫下超聲處理2h,得到分散性能較好的石墨分散液;
第二步,配制硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基I. 0L,向培養(yǎng)基中加入15g第一步分散好的1%石墨分散液,分裝至4個(gè)I. OL三角瓶中,每瓶裝液量為250mL,所含石墨濃度為0. 15mg/mL。其中,I. OL的硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基中包括(NH4)SO4 0.24g,琥珀酸鈉2.81g,維氏鹽溶液50mL (維氏鹽溶液成分、含量為=K2HPO4 3H20 6. 5g/L,MgSO4 7H20 2. 5g/L,NaCl 2. 5g/L,F(xiàn)eSO4 7H20 0. 05g/L, MnSO4 H2O 0. 04g/L。),pH7. 0,高壓蒸汽濕熱滅菌,滅菌溫度 121。。,蒸汽壓力0. IMPa,滅菌時(shí)間30min ;滅菌完畢后,冷卻至室溫,以10%接種量接種新鮮的硝化細(xì)菌種子液;放置于30°C恒溫培養(yǎng)振蕩箱中,160r/min振蕩培養(yǎng)5天,進(jìn)行生物氧化;第三步,將第二步硝化細(xì)菌生物氧化完畢的發(fā)酵培養(yǎng)液靜置,12000r/min轉(zhuǎn)速離心30min ;向獲得的混合物沉淀中加入3mol/L稀鹽酸IOOmL,攪拌均勻,以12000r/min轉(zhuǎn)速離心30min,傾去上清液,沉淀用IOOmL質(zhì)量濃度為20%的乙醇溶液清洗,12000r/min轉(zhuǎn)速離心30min后,用去離子水清洗沉淀,離心;向生物氧化石墨沉淀中加入0. 5mol/L稀鹽酸40mL,再次酸洗、離心、水洗;用去離子水清洗、離心至pH為中性為止;
第四步,將第三步獲得的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨分散于50mL去離子水中,用250W超聲波清洗機(jī)超聲處理3h,靜置過(guò)夜,分別對(duì)上清液和沉淀進(jìn)行離心分離,離心轉(zhuǎn)速為8000r/min,離心時(shí)間為30min ;分別放置于普通真空干燥箱中,80°C,真空度蘭80Pa,干燥24h,制備得到純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。對(duì)得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試,并與化學(xué)法比較,如附圖2所示。硝化細(xì)菌生物氧化石墨和化學(xué)氧化石墨在1350CHT1和1580CHT1左右分別出現(xiàn)了 D峰和G峰兩個(gè)特征峰,硝化細(xì)菌生物氧化法獲得的D/G明顯小于化學(xué)氧化法,表明硝化細(xì)菌生物氧化程度相對(duì)化學(xué)法較低;同時(shí),D峰也為缺陷峰,反映石墨層片的無(wú)序性,硝化細(xì)菌生物氧化法獲得的D峰較弱,其存在的缺陷較少。硝化細(xì)菌生物氧化石墨在2700 CnT1左右存在較強(qiáng)的2D峰,表明其石墨化程度相對(duì)較高,保持了石墨原有優(yōu)異特性,而化學(xué)氧化法的2D峰則相對(duì)較弱。對(duì)得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨進(jìn)行透射電子顯微鏡(TEM)觀察,如附圖3所示??梢悦黠@看出生物氧化石墨片層結(jié)構(gòu)變薄,特別是在邊緣部分則更加明顯,具有較少層數(shù)的分層結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2 :本發(fā)明一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟
第一步,石墨預(yù)處理。在250mL三角瓶中加入2. Og石墨,向三角瓶中加去離子水至IOOg,放入250W超聲波清洗機(jī)中,于室溫下超聲處理4h,得到分散性能較好的石墨混分散液;
第二步,配制硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基I. 0L,向培養(yǎng)基中加入IOg第一步分散好的石墨混合液,分裝至4個(gè)I. OL三角瓶中,每瓶裝液量為250mL,所含石墨濃度為0. 2mg/mL。其中,I. OL的硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基中包括(NH4)SO4 0. 24g,琥珀酸鈉2. 81g,維氏鹽溶液50mL(含量同實(shí)施例I第二步),PH7.0,高壓蒸汽濕熱滅菌,滅菌溫度121°C,蒸汽壓力0. IMPa,滅菌時(shí)間25min ;滅菌完畢后,冷卻至室溫,以12%接種量接種新鮮的硝化細(xì)菌種子液;放置于29°C恒溫培養(yǎng)振蕩箱中,140r/min振蕩培養(yǎng)6天,進(jìn)行生物氧化;
第三步,將第二步硝化細(xì)菌生物氧化完畢的發(fā)酵培養(yǎng)液靜置,10000r/min轉(zhuǎn)速離心30min ;向獲得的混合物沉淀中加入lmol/L稀鹽酸120mL,攪拌均勻,反應(yīng)0. 5h,以IOOOOr/min轉(zhuǎn)速離心30min,傾去上清液,去離子水清洗沉淀,質(zhì)量濃度為10%乙醇清洗沉淀,12000·r/min轉(zhuǎn)速離心30min ;向硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀中加入0. 3mol/L稀鹽酸50mL,再次酸洗、離心、水洗;用去離子水清洗、離心至pH為中性為止;
第四步,將第三步獲得的純凈生物氧化石墨分散于IOOmL去離子水中,用250W超聲波清洗機(jī)超聲處理2h,靜置過(guò)夜,分別對(duì)上清液和沉淀進(jìn)行離心分離,離心轉(zhuǎn)速為9000r/min,離心時(shí)間為30min ;分別放置于真空冷凍干燥儀中,_45°C,真空度寫50Pa,干燥24h,制備得到純凈生物氧化石墨。實(shí)施例3 :本發(fā)明一種生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟
第一步,石墨預(yù)處理。在250mL三角瓶中加入0. 5g石墨,向三角瓶中加去離子水至100g,放入250W超聲波清洗機(jī)中,于室溫下超聲處理lh,得到分散性能較好的石墨分散液;第二步,配制硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基I. 0L,向培養(yǎng)基中加入IOg第一步分散好的石墨混合液,分裝至4個(gè)I. OL三角瓶中,每瓶裝液量為250mL,所含石墨濃度為0. 05mg/mL。其中,I. OL的9K液體培養(yǎng)基中包括(NH4)SO4 0. 24g,琥珀酸鈉2. 81g,維氏鹽溶液50mL(同實(shí)施例I第二步),PH7. 0,高壓蒸汽濕熱滅菌,滅菌溫度121 °C,蒸汽壓力0. IMPa,滅菌時(shí)間20min ;滅菌完畢后,冷卻至室溫,以8%接種量接種新鮮的硝化細(xì)菌種子液;放置于31°C恒溫培養(yǎng)振蕩箱中,140r/min振蕩培養(yǎng)5天,進(jìn)行生物氧化;
第三步,將第二步生物氧化完畢的發(fā)酵培養(yǎng)液靜置,12000r/min轉(zhuǎn)速離心30min ;向獲得的混合物沉淀中加入2mol/L稀鹽酸IOOmL,攪拌均勻,反應(yīng)lh,12000r/min轉(zhuǎn)速離心25min,沉淀用質(zhì)量濃度50%乙醇溶液清洗,以12000r/min轉(zhuǎn)速離心30min,傾去上清液,去離子水清洗沉淀,離心;向硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀中加入0. 2mol/L稀鹽酸40mL,再次酸洗、離心、水洗;用去離子水清洗、離心至PH為中性為止;將獲得的初次氧化石墨沉淀再次加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,重復(fù)第二步實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)行再次氧化;
第四步,將第三步獲得的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨分散于IOOmL去離子水中,用250W超聲波清洗機(jī)超聲處理lh, 3000r/min離心IOmin,分別對(duì)得到的上清液和沉淀進(jìn)行離心分離,離心轉(zhuǎn)速為10000r/min,離心時(shí)間為25min ;分別放置于真空冷凍干燥儀中,_45°C,真空度=50Pa,干燥24h,制備得到純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。實(shí)施例4 :本發(fā)明一種生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟第一步,石墨預(yù)處理。在2501^三角瓶中加入8.(^石墨,向三角瓶中加去離子水至100g,放入250W超聲波清洗機(jī)中,于室溫下超聲處理lh,得到分散性能較好的石墨分散液;第二步,配制硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基I. OL,向培養(yǎng)基中加入IOg第一步分散好的石墨混合液,分裝至4個(gè)I. OL三角瓶中,每瓶裝液量為250mL,所含石墨濃度為0.8mg/mL。其中,
I.OL的9K液體培養(yǎng)基中包括(NH4)SO4 0. 24g,琥珀酸鈉2. 81g,維氏鹽溶液50mL(同實(shí)施例I第二步),PH7.0,高壓蒸汽濕熱滅菌,滅菌溫度123°C,滅菌時(shí)間15min ;滅菌完畢后,冷卻至室溫,以20%接種量接種新鮮的硝化細(xì)菌種子液;放置于35°C恒溫培養(yǎng)振蕩箱中,150r/min振蕩培養(yǎng)5天,進(jìn)行生物氧化;
第三步,將第二步生物氧化完畢的發(fā)酵培養(yǎng)液靜置,13000r/min轉(zhuǎn)速離心15min ;向獲得的混合物沉淀中加入6mol/L稀鹽酸IOOmL,攪拌均勻,反應(yīng)lh, 5000r/min轉(zhuǎn)速離心60min,沉淀用質(zhì)量濃度20%乙醇溶液清洗,以5000r/min轉(zhuǎn)速離心60min,傾去上清液,去離子水清洗沉淀,離心;向硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀中加入0. lmol/L稀鹽酸50mL,再次酸洗、離心、水洗;用去離子水清洗、離心至PH為中性為止;將獲得的初次氧化石墨沉淀再次加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,重復(fù)第二步實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)行再次氧化;·
第四步,將第三步獲得的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨分散于IOOmL去離子水中,用250W超聲波清洗機(jī)超聲處理lh,8000r/min離心5min,分別對(duì)得到的上清液和沉淀進(jìn)行離心分離,離心轉(zhuǎn)速為5000r/min,離心時(shí)間為30min ;分別放置于真空冷凍干燥儀中,_50°C,真空度f(wàn) 50Pa,干燥12h,制備得到純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。實(shí)施例5 :本發(fā)明一種生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟
第一步,石墨預(yù)處理。在250mL三角瓶中加入0. Ig石墨,向三角瓶中加去離子水至100g,放入250W超聲波清洗機(jī)中,于室溫下超聲處理lh,得到分散性能較好的石墨分散液;第二步,配制硝化細(xì)菌液體培養(yǎng)基I. 0L,向培養(yǎng)基中加入2g第一步分散好的石墨混合液,分裝至4個(gè)I. OL三角瓶中,每瓶裝液量為250mL,所含石墨濃度為0. 02mg/mL。其余同實(shí)施例3第二步;
第三步,同實(shí)施例3第三步;
第四步,同實(shí)施例3第四步。實(shí)施例6 :本發(fā)明一種生物氧化石墨的制備方法,包括以下步驟
第一步,同實(shí)施例5第一步;
第二步,同實(shí)施例5第二步;
第三步,將第二步生物氧化完畢的發(fā)酵培養(yǎng)液靜置,5000r/min轉(zhuǎn)速離心60min ;向獲得的混合物沉淀中加入0. 5mol/L稀鹽酸IOOmL,攪拌均勻,反應(yīng)lh, 5000r/min轉(zhuǎn)速離心60min,沉淀用5%乙醇溶液清洗,以12000r/min轉(zhuǎn)速離心15min,傾去上清液,去離子水清洗沉淀,離心;向硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀中加入0. lmol/L稀鹽酸50mL,再次酸洗、離心、水洗;用去離子水清洗、離心至PH為中性為止;將獲得的初次氧化石墨沉淀再次加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,重復(fù)第二步實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)行再次氧化;
第四步,同實(shí)施例5第四步。
權(quán)利要求
1.一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于所述氧化石墨由以下步驟制備 第一步,將石墨分散到水中,超聲分散,形成均勻的石墨分散液; 第二步,將第一步所得石墨分散液加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,滅菌,冷卻,接種,于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)數(shù)天,進(jìn)行生物氧化; 第三步,將第二步所得硝化細(xì)菌生物氧化石墨靜置、離心,采用稀鹽酸、乙醇、水多次反復(fù)清洗、離心沉淀,溶解去除氧化過(guò)程中生成的菌體、代謝產(chǎn)物及其它離子,獲得初次生物氧化石墨; 第四步,將第三步得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀于水中超聲,靜置或離心,分別對(duì)上清液及沉淀進(jìn)行真空干燥,制備得到不同氧化程度的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于第一步中所述的石墨質(zhì)量濃度為0. 1%-8%,超聲時(shí)間為10-360 min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于第二步中所述的石墨濃度為0. 02-0. 8mg/mL ;硝化細(xì)菌培養(yǎng)基成分包括(NH4) SO4 0. 24g/L,琥珀酸鈉2. 81g/L,維氏鹽溶液50mL/L,pH7.0,高壓蒸汽濕熱滅菌15_30min,滅菌溫度為118_123°C ;接種量為2%-20%、培養(yǎng)溫度25-35°C、轉(zhuǎn)速為50_220r/min、培養(yǎng)時(shí)間為I天-10天。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于所述的維氏鹽溶液成分和含量為K2HP04 3H20 6. 5g/L, MgSO4 7H20 2. 5g/L, NaCl 2. 5g/L, FeSO4 7H20 0. 05g/L,MnSO4 H2O 0. 04g/Lo
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于第三步中所述的離心轉(zhuǎn)速為5000-13000r/min,離心時(shí)間為15_60min ;稀鹽酸濃度為0. l_6mol/L,乙醇質(zhì)量濃度為5%-I00%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨,其特征在于第四步中所述的超聲處理時(shí)間為20-120min,離心轉(zhuǎn)速為500_8000r/min,離心時(shí)間為5_30min ;真空干燥采用普通真空干燥或真空冷凍干燥,普通真空干燥溫度為室溫-100°C ;真空冷凍干燥溫度為-20- (-80) °C,真空度寫150Pa,干燥時(shí)間0. 5-24h。
7.一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,其特征在于所述方法包括以下步驟 第一步,將石墨分散到水中,超聲分散,形成均勻的石墨分散液; 第二步,將第一步所得石墨分散液加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,滅菌,冷卻,接種,于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)數(shù)天,進(jìn)行生物氧化; 第三步,將第二步所得硝化細(xì)菌生物氧化石墨靜置、離心,采用稀鹽酸、乙醇、水多次反復(fù)清洗、離心沉淀,溶解去除氧化過(guò)程中生成的菌體、代謝產(chǎn)物及其它離子,獲得初次生物氧化石墨; 第四步,將第三步得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨沉淀于水中超聲,靜置或離心,分別對(duì)上清液及沉淀進(jìn)行真空干燥,制備得到不同氧化程度的純凈硝化細(xì)菌生物氧化石墨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,其特征在于第一步中所述的石墨質(zhì)量濃度為0. 1%-8%,超聲時(shí)間為10-360 min ;第二步中所述的石墨濃度為0. 02-0. 8mg/mL ;硝化細(xì)菌培養(yǎng)基成分包括(NH4) SO4 0. 24g/L,琥珀酸鈉2. 81g/L,維氏鹽溶液50mL/L,pH7. 0,高壓蒸汽濕熱滅菌15_30min,滅菌溫度為118_123°C ;接種量為2%-20%、培養(yǎng)溫度25-35°C、轉(zhuǎn)速為50_220r/min、培養(yǎng)時(shí)間為I天-10天。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,其特征在于所述的維氏鹽溶液成分和含量為=K2HPO4 3H20 6. 5g/L, MgSO4 *7H20 2. 5g/L, NaCl 2. 5g/L,F(xiàn)eSO4 7H200. 05g/L, MnSO4 H2O 0. 04g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硝化細(xì)菌生物氧化石墨的制備方法,其特征在于第三步中所述的離心轉(zhuǎn)速為5000-13000r/min,離心時(shí)間為15_60min ;稀鹽酸濃度為0. l_6mol/L,乙醇質(zhì)量濃度為5%-100%;第四步中所述的超聲處理時(shí)間為20-120min,離心轉(zhuǎn)速為500-10000r/min,離心時(shí)間為5_30min ;真空干燥采用普通真空干燥或真空冷凍干燥,普通真空干燥溫度為室溫-100°C ;真空冷凍干燥溫度為-20- (-80) °C,真空度=150Pa,干燥時(shí)間 0. 5-24h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硝化細(xì)菌生物氧化石墨及其制備方法。將石墨分散在水中,形成分散較好的石墨混合液后加入到硝化細(xì)菌培養(yǎng)基中,滅菌、冷卻、接種培養(yǎng)好的硝化細(xì)菌種子液,培養(yǎng)數(shù)天,分散的石墨在微生物硝化細(xì)菌的作用下引入含氧基團(tuán)而被氧化;培養(yǎng)完畢,去除氧化過(guò)程中產(chǎn)生的菌體、代謝產(chǎn)物及其它離子,真空干燥得到純凈生物氧化石墨。本發(fā)明以具有氧化低價(jià)態(tài)無(wú)機(jī)氮元素的微生物硝化細(xì)菌為菌種,對(duì)石墨進(jìn)行生物氧化,相對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)氧化石墨的方法,具有反應(yīng)條件溫和可控,反應(yīng)過(guò)程綠色無(wú)污染,制備得到的硝化細(xì)菌生物氧化石墨缺陷較少等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B31/04GK102745684SQ20121025789
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者孫東平, 朱春林, 楊加志, 褚云, 許威震, 趙磊, 黃洋 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)