有良好的分散性，納米顆粒的直徑增加至50nmo
[0037]實(shí)施例3:Fe304@mSi02@MANHE納米顆粒的制備。
[0038]稱取實(shí)施例2中制備的Fe3OAiS12納米顆粒(200mg)，加入到DMF(150mL)中，超聲分散30min，在機(jī)械攪拌下，向上述混合物中加入KH550(3mL)，攪拌過夜，磁性分離，用乙醇和去離子洗滌3次，烘干，得到氨基修飾的Fe304@mS12納米顆粒(21Omg)，備用。
[0039]稱取上述產(chǎn)品(1mg)，加入到環(huán)己酮(9mL)中，超聲分散30min，在氮?dú)獗Ｗo(hù)及機(jī)械攪拌下，向上述混合物中加入ABCPA-Cl(0.2g)，攪拌過夜，磁性分離，用乙醇和去離子洗滌3次，烘干，得到ABCPA修飾的Fe3O4OmS12納米顆粒(16mg)，備用。
[0040]稱取上述產(chǎn)品(1mg)，加入到環(huán)己酮(9mL)中，超聲分散30min，在氮?dú)獗Ｗo(hù)及機(jī)械攪拌下，向上述混合物中加入N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺(0.2g)和4-乙烯基吡啶(2mL)，于70°C反應(yīng)0.5h，反應(yīng)完成后，磁性分離，用乙醇和去離子洗滌3次，烘干，得到Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒(18mg)，其中MANHE是指在納米顆粒表面自由基引發(fā)劑(ABCPA片段)的引發(fā)下N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺和4-乙烯基吡啶發(fā)生聚合所產(chǎn)生的聚合物。
[0041 ] 圖3為Fe3OAiS12OMANHE納米顆粒的TEM。從圖上可以看出，F(xiàn)e3O4OmS12納米顆粒包覆上一層聚合物(MANHE)，分散性有所下降，納米顆粒的直徑進(jìn)一步增加至100nm。
[0042]實(shí)施例4:枯草桿菌的培養(yǎng)以及對Cr(VI)的降解。
[0043]將枯草桿菌(購買自福建微生物學(xué)研究所，型號ATCC-6633)菌種接種到LB培養(yǎng)基中，并置于30°C/120rpm恒溫?fù)u床上培養(yǎng)48h，離心并收集菌體，隨后用于處理Cr (VI)。
[0044]圖4a為降解Cr(VI)前枯草桿菌的SEM，圖4b為降解Cr(VI)后枯草桿菌的SEM。從圖中可以明顯看出，處理Cr(VI)之前的菌體表面光滑，而處理Cr(VI)之后的菌體表面凹凸不平。
[0045 ] 實(shí)施例5:枯草桿菌OFe 304@mS i O2OMANHE復(fù)合材料的制備。
[0046]將實(shí)施例4中培養(yǎng)的細(xì)菌離心收集，稱取濕重為Ig的細(xì)菌加入到PBS溶液(20mL，pH=7)當(dāng)中，分散均勻;稱取實(shí)施例3中制備的Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒(10mg)，分散于上述混合液中，并置于30°C/120rpm的恒溫?fù)u床上過夜，磁性分離，得到枯草桿菌@Fe304@mSi02@MANHE復(fù)合材料(Ig，濕重)。
[0047]圖5為枯草桿菌OFe3O4OmS12OMANHE復(fù)合材料的TEM。從圖可以清晰地看出，F(xiàn)e3O4OmS i 02@MANHE納米顆粒被修飾到菌體表面上。
[0048]實(shí)施例6:枯草桿菌降解Cr(VI)(濃度為40ppm)及測試結(jié)果。
[0049]取10mL菌液，離心收集菌體，菌體重新分散在含有40ppmCr(VI)的廢水(10mL)中，并在不同時段取樣，通過顯色法測定各時段下的溶液濃度并繪制紫外可見吸收光譜圖。
[0050]圖6為枯草桿菌處理Cr(VI)的降解曲線和0D600曲線，從中可知，在Cr(VI)濃度下降的同時，細(xì)菌的0D600在原有的基礎(chǔ)上有所增加，表明枯草桿菌能夠耐受Cr(VI)的毒害作用，可以有效地存活于含Cr(VI)水體中。圖7為枯草桿菌處理Cr(VI)的過程中在不同時段下的紫外可見吸收光譜圖，從中可知，在364nm處，最大吸收波長隨時間增加明顯降低，說明Cr(VI)濃度在不斷降低，120h后在364nm處已無吸收峰，表明溶液中的Cr(VI)濃度已基本趨近于O O
[0051 ] 實(shí)施例7:枯草桿菌、Fe304@mSi02_IANHE納米顆粒、枯草桿菌@Fe304@mSi02_IANHE復(fù)合材料處理Cr (VI)(濃度為40ppm)的效果對比。
[0052]稱取相同質(zhì)量的枯草桿菌、Fe304@mSi02@MANHE納米顆粒、枯草桿菌@Fe304@mSi02@MANHE復(fù)合材料，分別分散在含有40ppm Cr (VI)的溶液中，在不同時段下取樣，測定所取樣品的濃度，并相應(yīng)繪制紫外可見吸收光譜圖。
[0053]圖8為枯草桿菌、Fe304@mSi02@MANHE納米顆粒、枯草桿菌@Fe304@mSi02@MANHE復(fù)合材料對Cr (VI)的降解效果對比圖。通過對比可以明顯發(fā)現(xiàn)，枯草桿菌OFe3O4OmS12OMANHE復(fù)合材料去除六價鉻的速率最快，并且效果最好。
[0054]綜上所述，本發(fā)明通過將Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒修飾到枯草桿菌B.subtilis上，實(shí)現(xiàn)了“邊吸附邊降解Cr(VI)”，降解速度快、去除效率高。更為重要的是，實(shí)現(xiàn)了菌體的磁性分離，解決了阻礙微生物處理重金屬污染的應(yīng)用問題。另外，本發(fā)明中公開的制備方法易于操作，并且所使用的原料廉價易得。因此，本發(fā)明的磁性納米生物復(fù)合材料在未來的污水處理中將具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載具有核-殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4磁性納米顆粒的枯草桿菌生物復(fù)合材料的制備方法，其包括如下步驟: I)Fe304納米顆粒的制備: 按照七水合硫酸亞鐵:無水醋酸鈉=1: 5?8的摩爾比，將七水合硫酸亞鐵和無水醋酸鈉加入到乙二醇中，攪拌至溶液呈透明狀后轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，于150?200°C密閉反應(yīng)5?8小時，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到Fe3O4納米顆粒； 2)Fe304@mSi02納米顆粒的制備: 將步驟I)中獲得的Fe3O4納米顆粒加入到乙醇和水的混合液中，超聲分散，在攪拌條件下，按照Fe3O4納米顆粒:十六烷基三甲基溴化銨:四乙氧基硅烷=1: 3-5:2?3的質(zhì)量比，依次向上述體系中加入十六烷基三甲基溴化銨和四乙氧基硅烷，室溫反應(yīng)6?10小時，反應(yīng)完成后，經(jīng)磁性分離、洗滌、干燥，得到Fe304@mSi02納米顆粒； 3)Fe304@mSi02@MANHE納米顆粒的制備: 將步驟2)中獲得的Fe3O4OmS12納米顆粒加入到N，N-二甲基甲酰胺中，超聲分散，在攪拌條件下，按照Fe304@mSi02納米顆粒:γ _氨丙基三乙氧基娃燒=50?10mg:1mL的比例，向上述體系中加入γ -氨丙基三乙氧基硅烷，室溫?cái)嚢柽^夜，經(jīng)磁性離心、洗滌、干燥，得到氨基修飾的Fe304@mSi02納米顆粒； 將上述氨基修飾的Fe304@mSi02納米顆粒加入到環(huán)己酮中，超聲分散，在惰性氣體保護(hù)及攪拌條件下，按照氨基修飾的Fe304@mSi02納米顆粒:4，4’_偶氮雙(4-氰基戊酰氯)=1: 20?30的質(zhì)量比，向上述體系中加入4，4偶氮雙(4-氰基戊酰氯)，室溫?cái)嚢柽^夜，經(jīng)磁性離心、洗滌、干燥，得到ABCPA修飾的Fe3O4OmS12納米顆粒； 將上述ABCPA修飾的Fe3O4OmS12納米顆粒加入到環(huán)己酮中，超聲分散，在惰性氣體保護(hù)及攪拌條件下，按照ABCPA修飾的Fe304@mSi02納米顆粒:N-丙稀酰氧基琥泊酰亞胺=1:20?30的質(zhì)量比以及N-丙稀酰氧基琥泊酰亞胺:4-乙稀基卩比啶=Ig: 10?15mL的比例，向上述體系中加入N-丙烯酰氧基琥珀酰亞胺和4-乙烯基吡啶，于70?80 °C反應(yīng)0.5?I小時，反應(yīng)完成后，經(jīng)磁性離心、洗滌、干燥，得到Fe304@mSi02_IANHE納米顆粒； 4)枯草桿菌@Fe304@mSi02_IANHE復(fù)合材料的制備: 將枯草桿菌加入到TOS溶液中，分散均勻，按照枯草桿菌濕重:Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒=50?100:1的質(zhì)量比，向上述體系中加入步驟3)中獲得的Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒，并置于30°C/120rpm的恒溫?fù)u床上過夜，經(jīng)磁性離心、洗滌、干燥，得到負(fù)載具有核-殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4磁性納米顆粒的枯草桿菌生物復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟I)中所述七水合硫酸亞鐵與無水醋酸鈉之間的摩爾比為1:7。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟2)中所述乙醇和水的混合液中乙醇與水之間的體積比為4:1; 步驟2)中所述Fe3O4納米顆粒、十六烷基三甲基溴化銨、四乙氧基硅烷之間的質(zhì)量比為1:3:2.3ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟3)中所述Fe304@mSi02納米顆粒與γ _氨丙基三乙氧基娃燒之間的比例為200mg:3mL； 步驟3)中所述氨基修飾的Fe304@mSi02納米顆粒與4，4 ’ -偶氮雙(4-氰基戊酰氯)之間的質(zhì)量比為1:20; 步驟3)中所述ABCPA修飾的Fe304@mSi02納米顆粒與N-丙稀酰氧基琥泊酰亞胺之間的質(zhì)量比1:20; 步驟3)中所述N-丙稀酰氧基琥?自酰亞胺與4-乙稀基卩比啶之間的比例為Ig:1OmL。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟3 )中所述惰性氣體選自氮?dú)狻⒑?、氬氣中的任意一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于: 步驟3 )中所述惰性氣體為氮?dú)狻?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟4)中所述枯草桿菌濕重與Fe3O4OmS12OMANHE納米顆粒之間的質(zhì)量比為100:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于: 步驟4)中所述PBS溶液的pH值為7。9.通過根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法制備的負(fù)載具有核-殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4磁性納米顆粒的枯草桿菌生物復(fù)合材料。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)載具有核-殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4磁性納米顆粒的枯草桿菌生物復(fù)合材料在處理含六價鉻廢水中的用途。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種負(fù)載具有核-殼結(jié)構(gòu)的磁性納米顆粒的生物復(fù)合材料及其制備方法和用途。本發(fā)明的復(fù)合材料通過包括下列步驟的制備方法制得：1）Fe3O4納米顆粒的制備；2）Fe3O4mSiO2納米顆粒的制備；3）Fe3O4mSiO2MANHE納米顆粒的制備；4）枯草桿菌<i></i>Fe3O4mSiO2MANHE復(fù)合材料的制備。本發(fā)明的制備方法中所采用的原材料成本低廉，容易獲得；操作簡單、方便，整個過程中沒有使用昂貴的設(shè)備；本發(fā)明的復(fù)合材料對水體中的Cr(VI)具有很好的吸附降解效果，并且能夠快速地從水體中分離出來，不會造成二次污染，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F3/34, C02F101/22
【公開號】CN105565506
【申請?zhí)枴緾N201510957405
【發(fā)明人】路建美, 陳冬赟, 仲云雷
【申請人】蘇州大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月17日