专利名称：去除水中有机物的生物纳米复合材料的制作方法
技术领域：
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一系列以真菌为连续相基体、以纳米材料为分散相的并能够高效去除水中有机物的生物纳米复合材料。
背景技术：
我国目前及今后相当长一段时间内的环境问题主要是水环境问题，水环境问题又主要是有机废水的污染问题。因此，有机废水的治理是环保工作中极其重要的一面。食品、 发酵、屠宰、皮革、造纸、制糖、橡胶、纺织、印染、农药、焦化、石油化工等工业废水和废家电回收城镇生活污水是有机废水的主要来源，有机废水中的绝大大部分能对人体有直接或间接、急性或慢性的致毒作用。目前，去除废水中有机物的水处理方法主要有空气吹脱法、杀菌消毒技术、碳滤技术、离子交换技术、膜分离技术、“混凝-沉淀-过滤”技术等。这些水处理技术已经能有效的控制水中的有机物含量，但存在效率低、成本高、再生困难等问题，纳米材料的光催化降解技术虽然效率高，污染低，但纳米材料颗粒太小，难以回收。
发明内容
本发明的目的是提供一种以真菌等微生物为连续相基体、纳米材料为分散相的能够有效去除水中有机物的生物纳米复合材料。本发明利用微生物表面的活性基团与纳米材料有机的整合，从而获得能有效去除水中有机物且易于回收的生物纳米复合材料。本发明所述的生物纳米复合材料，其由如下步骤制备得到I)将O. 5 O. 7g蛋白胨、O. 7 O. 9g葡萄糖加入到盛有40ml蒸懼水的三角瓶中， 搅拌均匀，再往混合液中添加O. I O. 3g纳米材料；然后将三角瓶置于超声波清洗器中超声15 20min，再转入到高压蒸汽灭菌锅，保持温度为121 °C，灭菌20 30min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待混合液冷却到70 80°C时，在无菌室内往其中添加O. I O. 2g甘油，振荡均匀后制备得到液体培养基；2)在无菌室内用10 μ I枪头粘取菌种并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养48 72h，培养温度为30 38°C，培养箱转速为150 200rpm ；3)配制柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液，其中柠檬酸的质量分数为O. 05
O.I%，朽1檬酸钠的质量分数为I 2% ;4)将步骤2)得到的菌体溶液用200目不锈钢筛子分离出菌体复合材料，再用柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液清洗该复合材料至洗涤液澄清，然后将该复合材料置于高压蒸汽灭菌锅内灭菌20 30min ;最后经过后期处理可以得到本发明所述的去除水中有机物的生物纳米复合材料。上述步骤中所述的后期处理是向复合材料中逐步添加酒精，首先使酒精在溶液中的体积分数为20 30%，15 20分钟后使体积分数为40 50%，再经过15 20分钟后使体积分数为75 80% ;然后将复合材料放入带有干燥剂的干燥柜中，温度保持在40 50°C，持续5 6小时。上述步骤中涉及的纳米材料可以为金属氧化物纳米材料或者金属氢氧化物纳米材料(长度100 300nm，粒径5 IOnm)，具体的可以为TiO2纳米管、Al2O3纳米纤维、AIOOH 纳米纤维、CuO纳米棒等，涉及的菌种可以为黑曲霉、大毛霉、青霉菌等。
图I :实施例I中所述的TiO2/黑曲霉复合净水材料的透射电镜照片；图2 :实施例2中所述的Al2O3/大毛霉复合净水材料的扫描电镜照片；图3 :实施例3中所述的AIOOH/青霉菌复合净水材料的扫描电镜照片。从两图中可看出，TiO2, Al2O3及AIOOH纳米材料都能均匀的复合在菌体表面，几乎没有团聚现象的存在。使纳米材料与水中的重金属离子有较大的接触率。
具体实施例方式实施例I :由TiO2纳米管与黑曲霉制备的生物纳米复合材料。将O. 5g蛋白胨、O. 7g葡萄糖加入到盛有40ml蒸馏水的50ml三角瓶中，搅拌均匀； 往混合液中添加O. Ig TiO2纳米管，三角瓶置于超声波清洗器中超声20min ;三角瓶转入到高压蒸汽灭菌锅内保持温度121°C灭菌20min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待冷却至70°C后，在无菌室内往其中添加O. 2g甘油，振荡均匀后即制备得到液体培养基；在无菌室内用10μ I枪头粘取黑曲霉菌种并将枪头投入到液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养，培养周期为60h,培养温度为30°C,培养箱转速为 150rpm ；将菌体溶液经200目筛子分离后的菌体复合材料用质量分数为O. 05%的柠檬酸和质量分数为2%的柠檬酸钠水溶液不断清洗至洗涤液澄清，然后置于高压蒸汽灭菌锅内灭菌20min ；向菌体复合材料中逐步添加酒精，首先使酒精在溶液中的体积分数为20%，15分钟后使体积分数为40%,再经过15分钟后使体积分数为75%;然后将复合材料放入带有干燥剂的干燥柜中，温度保持在50°C，持续6小时，从而得到黑曲霉纳米复合材料O. 15克。本实施例制备的生物复合材料在处理含有多糖(淀粉)(浓度为I. Og/L)的有机物的污水实验中，表I的实验数据表明通过化学需氧量(COD)测试，黑曲霉TiO2纳米净水材料对有机物有很强的吸附能力，且吸附后的水质符合我国地面水环境质量标准 (GB3838-88)中规定的COD出水标准(15mg/L)。表I :黑曲霉TiO2纳米复合材料对放有机物的吸附结果
权利要求
1.一种去除水中有机物的生物纳米复合材料，其是由如下方法制备1)将O.5 O. 7g蛋白胨、O. 7 O. 9g葡萄糖加入到盛有40ml蒸馏水的三角瓶中，搅拌均匀，再往混合液中添加O. I O. 3g纳米材料；然后将三角瓶置于超声波清洗器中超声 15 20min，再转入到高压蒸汽灭菌锅，保持温度为121 °C，灭菌20 30min，使蛋白胨与葡萄糖完全溶解于蒸馏水中，并达到消毒的目的；待混合液冷却到70 80°C时，在无菌室内往其中添加O. I O. 2g甘油，振荡均匀后制备得到液体培养基；2)在无菌室内用10μ I枪头粘取菌种并将枪头投入到上述液体培养基中，将三角瓶封口后置于恒温振荡培养箱培养48 72h，培养温度为30 38°C，培养箱转速为150 200rpm ；3)配制柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液，其中柠檬酸的质量分数为O.05 O. I %，柠檬酸钠的质量分数为I 2% ;4)将步骤2)得到的菌体溶液用200目不锈钢筛子分离出菌体复合材料，再用柠檬酸和柠檬酸钠的混合水溶液清洗该复合材料至洗涤液澄清，然后将该复合材料置于高压蒸汽灭菌锅内灭菌20 30min ;最后经过后期处理可以得到去除水中有机物的生物纳米复合材料。
2.如权利要求I所述的一种去除水中有机物的生物纳米复合材料，其特征在于菌种为黑曲霉、大毛霉或青霉囷。
3.如权利要求I所述的一种去除水中有机物的生物纳米复合材料，其特征在于步骤 4)中的后期处理是向复合材料中逐步添加酒精，首先使酒精在溶液中的体积分数为20 30%，15 20分钟后使体积分数为40 50%，再经过15 20分钟后使体积分数为75 80% ;然后将复合材料放入带有干燥剂的干燥柜中，温度保持在40 50°C，持续5 6小时。
4.如权利要求I所述的一种去除水中有机物的生物纳米复合材料，其特征在于纳米材料为金属氧化物纳米材料或者金属氢氧化物纳米材料，长度100 300nm,粒径5 IOnm0
5.如权利要求4所述的一种去除水中有机物的生物纳米复合材料，其特征在于纳米材料为TiO2纳米管、Al2O3纳米纤维、AIOOH纳米纤维或CuO纳米棒。
全文摘要
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一系列以真菌为连续相基体、以纳米材料为分散相的并能够高效去除水中有机物的生物纳米复合材料。利用微生物表面的活性基团与纳米材料有机的整合，从而获得能有效去除水中有机物且易于回收的生物纳米复合材料。本发明涉及的纳米材料可以为金属氧化物纳米材料或者金属氢氧化物纳米材料，具体的可以为TiO2纳米管、Al2O3纳米纤维、AIOOH纳米纤维、CuO纳米棒等，涉及的菌种可以为黑曲霉、大毛霉、青霉菌等。
文档编号C02F3/34GK102603083SQ20121010154
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者丘比克·马克西姆, 付成伟, 刘娜, 周亮, 徐铭泽, 陈海峰, 韩炜 申请人:吉林大学