[发明专利]包裹微生物的聚合物修饰材料及其制备方法与在N,N-二甲基甲酰胺处理中的应用

说明书

本发明公开了一种包裹微生物的聚合物修饰材料及其制备方法与在N,N‑二甲基甲酰胺处理中的应用；将氧化石墨烯加入酰胺中，再加入三乙胺；然后在真空条件下、氮气环境中、冰水浴下，加入酰氯；然后室温反应20～24小时，制备预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯分散在DMF中，加入丙烯酸类化合物和甲基丙烯酸酯类化合物，以AIBN为引发剂在氮气环境中进行聚合反应，制备改性氧化石墨烯；将金属网放入改性氧化石墨烯的溶液中，超声处理制备聚合物修饰材料；将微生物放入聚合物修饰材料中，制备包裹微生物的聚合物修饰材料。本发明将修饰过的铜网包裹细菌不仅可以避免细菌的流失，也可以将DMF的浓度富集，从而可以高效率的去降解DMF。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及包裹微生物的聚合物修饰材料及其制备方法与在N,N-二甲基甲酰胺处理中的应用。

背景技术

随着社会经济的发展，环境污染问题层出不穷，引起人们的关注。N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为常用的溶剂，在实验室和工厂的使用非常多，由于使用不当和乱排放，对环境和人类生活造成了极大的影响，所以对DMF的处理也越来越多。最初，吸附法作为一种简单直接，效果明显的方法处理方法引起人们的关注，然而由于其后处理需要解吸，同时会有二次污染，成本又高，循环利用率低。所以寻找一种经济，可持续的方法成为国内外的热点。生物法具有经济，环保，可持续的优势引起人们的关注，然而直接用细菌去降解高浓度的DMF会对细菌造成毒害作用，所以单纯的生物法在实际当中收到了限制然而，实际过程中，细菌和DMF会分散在溶液中从而使降解效率低下。

发明内容

本发明目是提供一种包裹微生物的聚合物修饰材料及其制备方法，将氧化石墨烯改性后负载到金属网上，将驯化好的细菌放入网中，从而实现对DMF和细菌的富集，达到高效处理DMF废水的效果。

为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种包裹微生物的聚合物修饰材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯加入二甲基乙酰胺中，再加入三乙胺；然后在真空条件下、氮气环境中、冰水浴下，加入酰氯；然后室温反应20～24小时，制备预改性氧化石墨烯；

（2）将预改性氧化石墨烯分散在DMF中，加入丙烯酸化合物和丙烯酸酯化合物，在引发剂存在下，在氮气环境中进行聚合反应，制备改性氧化石墨烯；

（3）将金属网放入改性氧化石墨烯的溶液中，超声处理制备聚合物修饰材料；

（4）将微生物放入聚合物修饰材料中，制备包裹微生物的聚合物修饰材料。

上述技术方案中，步骤（1）中，将石墨鳞片加入浓硫酸与浓磷酸的混合液中，加热搅拌；然后在冰水浴条件下加入过氧化氢，制备氧化石墨烯；优选浓硫酸与浓磷酸的体积比为9～10: 1；加热搅拌的温度为40～50℃，时间为4～6小时；本发明制备的石墨烯材料表面带有丰富的官能团，利用后续进行修饰改性，与此同时，氧化石墨烯具有很大的比表面积，利于提高整体材料的吸附性能。

上述技术方案中，步骤（1）中，氧化石墨烯、三乙胺、酰氯的质量比为1:（3～4）:（3～4）；室温反应后，产物用丙酮洗涤，然后干燥后得到预改性氧化石墨烯。没有改变原有的石墨烯结构，增加了修饰基团，为后续改性氧化石墨烯的制备提供了修饰基团。

上述技术方案中，步骤（2）中，预改性氧化石墨烯、丙烯酸化合物、甲基丙烯酸酯化合物、引发剂的质量比为2:（1～2）:（3～6）:（0.1～0.2）；聚合反应的温度为60～70℃，时间为7～8小时；聚合反应结束后将产物滴加到乙醚中，离心洗涤，真空干燥得到改性氧化石墨烯。增加了一些含酯基团可以和DMF形成范德华力，从而提高了其吸附效率。