[发明专利]磁性纳米Fe3O4生物催化制备法及其在含铀废水处理中的应用

权利要求书

1.磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：以培养、驯化所得的氧化亚铁硫杆菌作为生物催化氧化剂，合成新型的生物聚合硫酸铁溶液，在碱性环境下通过化学沉淀法制备合成磁性纳米Fe₃O₄； 

所述的制备磁性纳米Fe₃O₄的步骤如下：

（1）氧化亚铁硫杆菌的培养、驯化

量取20 mL745铀矿酸性矿坑废水水样放入250 mL锥形瓶中，加入180 mL改良的9K培养基，塞上无菌棉塞，将锥形瓶放入温度为25 ^oC、转速为100 r/min的恒温培养箱中进行振荡培养，当锥形瓶中溶液的颜色由浅绿色转为变红时，取其中溶液30 mL按照上述方法进行再次培养、驯化2次，即得到所需的氧化亚铁硫杆菌液；

（2）生物聚合硫酸铁的制备

将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与FeSO₄·7H₂O溶液按照质量比为1.0：2.0 ~ 4.0放入烧杯中，水浴加热，调节混合溶液的pH值为5.0 ~ 7.0、温度为20.0 ~ 30.0 ^oC，同时，控制氧化亚铁硫杆菌液的质量对FeSO₄的生物催化氧化进程，制备Fe³⁺：Fe²⁺浓度为1:1的生物聚合硫酸铁溶液；

（3）磁性纳米Fe₃O₄粒子的合成

将100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液装于500 mL烧杯中，并将装有200 mL蒸馏水的杯状半透膜放入烧杯中，随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液，保持反应体系pH值为9.0左右，在60 ^oC恒温水浴箱中加热，并不断磁力搅拌，随着生物聚合硫酸铁溶液的加入，在半透膜中不断生成大量的黑色纳米Fe₃O₄粒子，反应50 min后，将半透膜中的黑色纳米Fe₃O₄粒子在50 ^oC下水浴晶化1.5 h后，磁性分离，并使用蒸馏水洗涤6次，随后将其置于80 ^oC的恒温鼓风干燥箱中烘干，研磨，过200目筛，即得到磁性纳米Fe₃O₄粒子。

2.根据权利要求1所述的磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：所述的改良9K培养基，其组成如下：四水氯化亚铁35.0 g；七水硫酸镁0.8 g；硫酸铵4.5 g；氯化钾0.15 g；磷酸氢二钾0.65 g；硝酸钙0.08 g；蒸馏水1000 mL，

并调节其pH值为3.0。

3.根据权利要求1所述的磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：所述的氧化亚铁硫杆菌液与FeSO₄·7H₂O溶液的质量比例为1.0：2.0 ~ 4.0。

4.根据权利要求1所述的磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：所述的步骤（2）中混合溶液的pH值为5.0 ~ 7.0。

5.根据权利要求1所述的磁性纳米Fe₃O₄生物催化制备法，其特征在于：所述的所述的步骤（2）中混合溶液的温度为20 ~ 30 ^oC。

6.磁性纳米Fe₃O₄在含铀废水处理中的应用，其特征在于：量取50 mL不同浓度的铀标准溶液，装入于150 mL的锥形瓶中，随后加入一定量的磁性纳米Fe₃O₄粒子，调节溶液的pH值，然后将其放入45 ^oC恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附2.0 h，待吸附反应完成后，使用8000 r/min的离心机进行分离15 min，取上清液并采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度，并根据吸附前后溶液中铀的浓度计算磁性纳米Fe₃O₄粒子对铀的吸附率p (%)。

7.根据权利要求6所述的磁性纳米Fe₃O₄在含铀废水处理中的应用，其特征在于：铀标准溶液的浓度为0.45 ~ 0.50 mg/L；磁性纳米Fe₃O₄粒子的质量为15 ~ 20 mg；溶液的pH值为3.0 ~8.0。