[发明专利]一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种具有磁性的生物纳米材料及其制备方法与应用，是以酵母属中的酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)为载体，负载有纳米Fe₃O₄和壳聚糖、环氧氯丙烷的交联产物；酿酒酵母表面包裹海藻酸钙。该方法是：先制备纳米Fe₃O₄和壳聚糖、环氧氯丙烷的交联产物，再将其与酿酒酵母孢子液、海藻酸钠溶液混合，将混合溶液逐滴滴加到氯化钙溶液中，固定化得到纳米Fe₃O₄‑酿酒酵母‑海藻酸钙微球，对其进行培养后得到具有磁性的生物材料。本发明的具有磁性的生物材料有Fe₃O₄的磁性以及酿酒酵母的微生物性能，具有去除效果好、易分离、无污染等优点，可应用于水溶液中阿特拉津的处理。

技术领域

本发明涉及环保领域的废水生物处理技术领域，特别涉及一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法，还涉及到该生物纳米材料在有机废水处理领域的应用。

背景技术

随着人口的日益增长，人工合成的农药如杀虫剂、除草剂等在农业上的需求越来越多。相关研究表明，农药在粮食增产方面可以发挥很大的作用，如果停止使用农药等化学制品，全世界将会有上亿人面临着饥饿。但是农药的大量使用，由于其在自然环境中难以降解的特点，对土壤和水体环境造成了很大的污染，有一些农药已经被证实对人体有致癌性和干扰内分泌系统的影响。

阿特拉津(2-氯-4-二乙胺基-6-异丙胺基-1，3，5-三嗪)，又称为莠去津，是一种选择性内吸传导型苗前苗后除草剂，广泛应用于甘蔗、玉米、香蕉、小麦和高粱等农作物的种植，可以除去一年生和两年生单子叶和阔叶杂草。阿特拉津难溶于水，在水中溶解度为33mg/L，但在某些特定环境条件下具有高迁移性，残留在土壤中的阿特拉津很容易通过径流作用进入地表水体，也可以通过淋滤作用迁移至土壤深层，污染地下水源。许多研究表明，阿特拉津对水生生物、植物和人类都会产生制毒影响。会影响水生雄性生物的生殖系统；影响某些植物的光合作用，导致植物根系变短，影响地上部分的生长；阿特拉津通过富集作用进入人体后，会干扰人体的内分泌系统，从而对免疫系统和生殖系统产生影响。阿特拉津的污染和危害引起了广泛的关注，近年来，许多国内外学者研究了不少治理阿特拉津污染的技术，主要包括吸附法、生物法和高级氧化法。

酿酒酵母菌的适应能力强，安全可靠，廉价易得，而且由于其生长快，代谢效率高，易培养等特点，从而在食品、环境、医药等领域得到了广泛的关注和应用，而具有磁性的四氧化三铁与酵母菌结合的复合材料弥补了酵母菌难以分离的缺点，增强了其重复利用性和机械强度。有一些专利和文献研究了磁性固定化酵母菌对于印染废水和重金属等的处理，但是对于一些难降解的有机氯农药废水处理上存在一定的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其在有机氯农药废水处理上的应用，该方法对阿特拉津的去除效果好、易分离、无二次污染等优点。

本发明提供一种具有磁性的生物纳米材料的制备方法及其应用，具体包括以下步骤：

1)制备纳米Fe₃O₄和壳聚糖(CS)、环氧氯丙烷(ECH)的交联产物：含有0.13mol/L盐酸的氯化铁溶液加入到含有1％的盐酸的壳聚糖溶液中，然后加Na₂SO₃溶液和氨水，再加入环氧氯丙烷。

2)酵母菌包埋：无菌条件下，纳米Fe₃O₄-CS-ECH、海藻酸钠溶液、酿酒酵母孢子液混合，将混合溶液滴加到无菌氯化钙溶液中，室温下固定，然后进行培养。

3)阿特拉津去除：反应罐中加入阿特拉津溶液和无碳营养液，再加入上述颗粒，研究其对阿特拉津的去除率。