[发明专利]磁性生物炭负载光合细菌材料的制备方法及污水处理方法

摘要

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及磁性生物炭负载光合细菌材料的制备方法及污水处理方法，其步骤如下：通过化学共沉淀法制备磁性纳米氧化铁材料，进行光合细菌的活化和扩大培养，通过自组装的方法将纳米氧化铁粒子负载于生物炭材料表面形成磁性生物炭，通过共孵育的方法使磁性生物炭表面负载光合细菌得到磁性生物炭负载光合细菌材料。将磁性生物炭负载光合细菌材料与污水共孵育一段时间，实现对水中COD、氨态氮和磷酸根的降解。本发明通过纳米磁性氧化铁的高比表面以及和表面带有电荷的细菌之间通过静电力结合来实现菌株的固定化，同时磁性氧化铁材料对菌株的酶活有活化作用，从而增强了微生物对COD、氨态氮和磷酸根的降解能力。

主权项

1.磁性生物炭负载光合细菌材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：通过化学共沉淀法制备磁性纳米氧化铁材料，进行光合细菌的活化和扩大培养，通过自组装的方法将纳米氧化铁粒子负载于生物炭材料表面形成磁性生物炭，通过共孵育的方法使磁性生物炭表面负载光合细菌得到磁性生物炭负载光合细菌材料；具体包括如下步骤：（1）磁性氧化铁纳米材料和生物炭的制备：按照Fe3+和Fe2+摩尔比2:1条件投料到2M的盐酸溶液；通氮气搅拌条件下，将12.5%的 (CH3) 4NOH水溶液快速加入至铁盐溶液中，室温反应后制得黑色的磁性Fe3O4纳米颗粒，进行磁分离洗涤去除未反应的物质；将制得的Fe3O4纳米颗粒分散于去离子水中，Fe3O4浓度为1‑2 mg/mL；将作物秸秆破碎成长度0.1‑0.5 cm的碎块，洗涤，将洗涤后的秸秆烘干，将干燥的秸秆置于容器中并放入马弗炉中于300‑600℃缺氧热解20‑100 min，热解升温速率设定为10‑20℃/分钟，马弗炉输出功率百分比为80%；冷却至室温后取出，然后用蒸馏水浸泡并离心，离心转速3000‑5000 rpm，时间为5‑8 min，重复浸泡和离心过程至浸出液pH<8；对蒸馏水清洗后的材料进行烘干，过筛，获得生物炭材料；（2）磁性氧化铁纳米材料与生物炭结合：按3：1‑5：1的质量比例，室温下将生物炭与Fe3O4纳米颗粒混合并搅拌2‑5个小时，使Fe3O4纳米颗粒充分吸附于生物炭表面；采用磁分离清洗获得表面负载了纳米氧化铁的磁性生物炭；（3）磁性生物炭固定光合细菌R. palustris：活化沼泽红假单胞菌R. palustris并扩大培养；以5：1‑7：1的质量比例将磁性生物炭与扩大培养得到的R. palustris菌悬液混合，菌液浓度为4‑6×108 CFU/mL，在 30 ℃条件下震荡处理，使光合细菌均匀地在磁性生物炭的纳米颗粒表面吸附和固定，最后采用磁性分离去除未游离的菌体，获得磁性生物炭负载光合细菌材料。