一种含铁活性物的微生物合成法及其在甲基橙降解催化领域的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种含铁活性物的微生物合成法及其在甲基橙 降解催化领域的应用，属于染料降解领域。
【背景技术】
[0002] 染料是能使纤维材料或其他物质获得鲜明而坚实颜色的有机物，染料可溶于水 溶剂，或可转变成溶液而染色，或处理成分散状态而被应用，它主要用于纺织品及皮革的 染色。其历史几乎和人类历史同样长，早期使用的染料均是天然的，1856年英国化学家 Perkin合成出第一个合成染料苯胺紫，20世纪初，合成染料几乎已经完全取代了天然染 料，目前商品染料己有一万多种。
[0003] 染料的分类方法有两种，一是根据染料的化学结构进行分类，二是按照染料的应 用方法分类，是以染料分子中类似的基本结构为依据，染料可分为偶氮染料、蒽醌染料和靛 族染料等；按染料的染色应用特性分类，染料可分为酸性染料、碱性染料和中性染料等。随 着染料工业的发展，环境污染的问题日益突出，如何处理染料工业产生的大量废水成为人 们研宄的重点。
[0004] 在染料的分子结构中都具有共轭体系，其中含有偶氮基（-N=N-)的染料称为偶 氮染料。当今，半数以上的商品染料含偶氮基，纺织行业所使用的染料大约70%为偶氮染 料，大约有2000多种结构不同的偶氮染料。甲基橙，偶氮染料的一种，学名为对二甲基氨基 偶氮苯磺酸钠，它是由对氨基苯磺重氮盐与-N，N-二甲基苯胺的醋酸盐，在弱酸介质中偶 合得到的，偶合先得到的是红色的酸性甲基橙，称为酸性黄，在碱性中酸性黄转变为甲基橙 的钠盐，即甲基橙（MethylOrange，MO)。甲基橙是化学实验中常用的试剂，0.1%的甲基橙 水溶液是常用的酸碱指示剂，pH值变色范围3. 1 (红）-4. 4 (黄）。
[0005] 近些年来，有关芳香胺偶氮染料的致癌性备受关注。因为某些染料可能会从纺织 品转移到人的皮肤上，特别是染色牢度不佳时，在细菌的生物催化作用下，皮肤上已粘有的 染料可能发生还原反应，并释放出多种致癌芳香胺，这些致癌物透过皮肤扩散到人体内，成 为人体病变的诱发因素，从而诱发癌症或引起过敏。
[0006] 未经处理的染料废水直接排放进入环境水体后，一方面由于染料影响光的透射， 从而影响水生植物的光合作用，最后导致水生植物死亡，进而造成水体中食物链的中断以 及水体缺氧，使整个水体生态系统接近崩溃；另一方面染料尤其是偶氮类染料属于三致 (致癌、致畸、致突变）的有毒有害物质，对水体中的动物有直接杀伤作用，经过食物链富集 进入人体后可引发人类恶性肿瘤等恶性疾病。
[0007] 目前用于含甲基橙废水处理的方法有混凝沉淀法、吸附法、气浮法、生物法和化学 氧化法等。这些方法存在的缺点在于：去除效果不彻底、对环境要求较高、合成工艺较复杂 等，因此亟需一种经济有效的染料污染修复技术处理日益严重的水污染现状。
【发明内容】
[0008] 本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种含铁活性物的微生物合成法及其 在甲基橙降解催化领域的应用。
[0009] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种含铁活性物的微生物合成法，步 骤如下：
[0010] (1)向反应器中加入FeS04〃7H20和氧化亚铁杆菌Acidithtobacillus ferrooxidans LX5悬浮菌体，用稀硫酸调节反应液的pH为1. 5~3. 0 ;
[0011] (2)将步骤（1)的混合液置于28°C往复式摇床中振荡培养1~3天；
[0012] (3)将步骤（2)培养后的混合液过滤，所得沉淀物用硫酸酸化的pH为1. 5~2. 5 的蒸馏水洗涤2~3次，再用蒸馏水洗涤2~3次，烘干得产品。
[0013] 本发明的第二个目的在于提供一种用于降解污水中甲基橙的催化剂，包括上述所 述的含铁活性物、有机酸和二氧化钛，其组分按重量分数计为：含铁活性物73~76%、有机 酸18~20%和二氧化钛5~7%。
[0014] 其中，所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸或EDTA。
[0015] 本发明的第三个目的在于提供一种上述所述催化剂用于降解甲基橙的方法，步骤 如下：
[0016] (1)取上述催化剂lg加入1000g含甲基橙的废水的烧杯中，充分混合均匀；
[0017] (2)将混合均匀的废水置于室温下，持续搅拌2h ;
[0018](3)在甲基橙最大吸收波长463nm处测其吸光度，测定废水中甲基橙的剩余量。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明的含铁活性物制备简单，其他原料廉价易得，催化 剂对甲基橙的降解方法简单高效，含铁活性物质在水中能够产生活性较高的Fe(0H)2+、 Fe(0H)2+和Fe2(0H)24+，这些物质在有机酸、氧气作用下与二氧化钛协同产生具有强氧化性 的含氧自由基，从而降解彻底，效果显著，适用于处理大规模的含甲基橙污水。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0021] 本发明实施例所使用的仪器为T-6系列紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪 器公司）。
[0022] 实施例1
[0023] 一种用于降解污水中甲基橙的催化剂，其组分按重量分数计为：含铁活性物 73%、柠檬酸20%和二氧化钛7%。
[0024] 其中，含铁活性物的微生物合成法，步骤如下：
[0025](1)向反应器中加入FeS04〃7H20和氧化亚铁杆菌Acidithtobacillus ferrooxidans LX5悬浮菌体，用稀硫酸调节反应液的pH为1. 5 ;
[0026] (2)将步骤（1)的混合液置于28°C往复式摇床中振荡培养1天；
[0027] (3)将步骤（2)培养后的混合液过滤，所得沉淀物用硫酸酸化的pH为1. 5的蒸馏 水洗涤2次，再用蒸馏水洗涤2次，烘干得产品。
[0028] 上述所述催化剂用于降解甲基橙的方法，步骤如下：
[0029] (1)取上述催化剂lg加入lOOOg含甲基橙的废水的烧杯中，充分混合均匀；
[0030] (2)将混合均匀的废水置于室温下，持续搅拌2h;
[0031] (3)在甲基橙最大吸收波长463nm处测其吸光度，测定废水中甲基橙的剩余量，结 果见表1。
[0032] 实施例2
[0033] 一种用于降解污水中甲基橙的催化剂，其组分按重量分数计为：含铁活性物 76%、酒石酸18%和二氧化钛6%。
[0034] 其中，含铁活性物的微生物合成法，步骤如下：
[0035] (1)向反应器中加入FeS04 〃 7H20和氧化亚铁杆菌Acidithtobacillus ferrooxidansLX5悬浮菌体，用稀硫酸调节反应液的pH为3. 0 ;
[0036] (2)将步骤（1)的混合液置于28°C往复式摇床中振荡培养3天；
[0037] (3)将步骤（2)培养后的混合液过滤，所得沉淀物用硫酸酸化的pH为2. 5的蒸馏 水洗涤3次，再用蒸馏水洗涤3次，烘干得产品。
[0038] 上述所述催化剂用于降解甲基橙的方法，步骤如下：
[0039] (1)取上述催化剂lg加入1000g含甲基橙的废水的烧杯中，充分混合均匀；
[0040] (2)将混合均匀的废水置于室温下，持续搅拌2h;
[0041] (3)在甲基橙最大吸收波长463nm处测其吸光度，测定废水中甲基橙的剩余量，结 果见表1。
[0042] 实施例3
[0043] 一种用于降解污水中甲基橙的催化剂，其组分按重量分数计为：含铁活性物 76%、草酸19%和二氧化钛5%。
[0044] 其中，含铁活性物的微生物合成法，步骤如下：
[0045] (1)向反应器中加入FeS04 〃 7H20和氧化亚铁杆菌Acidithtobacillus ferrooxidansLX5悬浮菌体，用稀硫酸调节反应液的pH为2. 0 ;
[0046] (2)将步骤（1)的混合液置于28°C往复式摇床中振荡培养2天；
[0047] (3)将步骤（2)培养后的混合液过滤，所得沉淀物用硫酸酸化的pH为2. 0的蒸馏 水洗涤3次，再用蒸馏水洗涤3次，烘干得产品。
[0048] 上述所述催化剂用于降解甲基橙的方法，步骤如下：
[0049] (1)取上述催化剂lg加入1000g含甲基橙的废水的烧杯中，充分混合均匀；
[0050] (2)将混合均匀的废水置于室温下，持续搅拌2h ;
[0051] (3)在甲基橙最大吸收波长463nm处测其吸光度，测定废水中甲基橙的剩余量，结 果见表1。
[0052] 表 1
[0053]
[0055] 由表1可以看出，本发明制备的含铁活性物与有机酸、二氧化钛结合所得的催化 剂，对于含甲基橙污水的降解效果十分显著，且作用时间短。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种含铁活性物的微生物合成法，其特征在于，步骤如下： (1) 向反应器中加入FeS04.7H20和氧化亚铁杆菌Acidithtobacillus ferrooxidans LX5悬浮菌体，用稀硫酸调节反应液的pH为1. 5~3. 0 ; (2) 将步骤（1)的混合液置于28°C往复式摇床中振荡培养1~3天； (3) 将步骤（2)培养后的混合液过滤，所得沉淀物用硫酸酸化的pH为1. 5~2. 5的蒸 馏水洗涤2~3次，再用蒸馏水洗涤2~3次，烘干得产品。2. -种用于降解污水中甲基橙的催化剂，其特征在于，其组分按重量分数计为：含铁 活性物73~76%、有机酸18~20%和二氧化钛5~7%。3. 根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，所述的有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸 或EDTA。4. 一种权利要求2所述的催化剂用于降解甲基橙的方法，其特征在于，步骤如下： (1) 取催化剂Ig加入1000 g含甲基橙的废水的烧杯中，充分混合均匀； (2) 将混合均匀的废水置于室温下，持续搅拌2h ; (3) 在甲基橙最大吸收波长463nm处测其吸光度，测定废水中甲基橙的剩余量。
【专利摘要】本发明涉及一种含铁活性物的微生物合成法及其在甲基橙降解催化领域的应用。本发明的含铁活性物制备简单，其他原料廉价易得，催化剂对甲基橙的降解方法简单高效，含铁活性物质在水中能够产生活性较高的Fe(OH)2+、Fe(OH)2+和Fe2(OH)24+，这些物质在有机酸、氧气作用下与二氧化钛协同产生具有强氧化性的含氧自由基，从而降解彻底，效果显著，适用于处理大规模的含甲基橙污水。
【IPC分类】C12R1/01, C02F103/24, C02F103/30, C12P1/04, C02F3/34
【公开号】CN104962584
【申请号】CN201510373800
【发明人】张莹, 王敏
【申请人】王敏
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月30日