[发明专利]去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，既属于治理核工业和放射性化学工业排放污水的处理方法，也属于清除天然水中放射性同位素的方法。具体涉及一系列以不同形貌的生霉菌为基体，以不同纳米形状(纳米粒子、纳米纤维、纳米管)的各种金属纳米材料(钛、铝、铁等金属的氧化物和氢氧化物)为改性材料，能有效去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制备方法。

技术背景

核能体积小，能量大，污染少，储量丰富，成本低的特点使其在能源危机的今天越来越受到重视。随着核能的日益广泛的应用，其带来的放射性污染也日益严重。放射性污染是由放射性物质进入环境后造成的。放射性污染物主要来源于核动力工厂排出的冷却水，向海洋投弃的放射性废物，核爆炸降落到水体的散落物，核动力船舶事故泄漏的核燃料；开采、提炼和使用放射性物质时，如果处理不当，也会造成放射性污染。其中水体中的放射性污染物可以附着在生物体表面，也可以进入生物体蓄积起来，还可通过食物链在人体内富集并对人体产生内照射伤害，引起癌变。

我国2006年新出台的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)新修订了放射性物质浓度的水质检测限值，相关的放射性物质水质常规指标及限值如下表：

  放射性指标  指导值  总α放射性(Bq/L)  0.5

目前去除放射性物质的水质净化技术主要的工艺有：混凝法、吸附法、离子交换法和生物处理法。在常规的处理方法中，金属纳米材料因其具有较大的比表面积和较高的电荷密度，对水中的放射性物质有较高的吸附作用，但由于这些金属化合物从水中分离出来困难，导致在水处理运行中不能充分发挥这些物质的吸附特性。生物处理法因其取材广泛、品种繁多、可选择性大、成本较低的特性受到广泛的应用，在此基础上对其进行适当的物理化学改性可显著提高它的吸附除污能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种能去除水中放射性物质的生物复合纳米净水材料的制备方法。本发明利用微生物对周围环境物质的吸附作用，将纳米料子材料附着在微生物细胞表面，从而显著提高其吸附除污的能力，能够有效地去除水中放射性物质。

本发明所述的去除放射性物质的生物复合纳米材料的制作方法，其步骤如下：

1、将16～20克蛋白胨、20～25克葡萄糖、12.5～15.0克琼脂加入到1000毫升蒸馏水中，均匀搅拌、加热至沸腾，煮沸20～30分钟，使得所添加的有机物完全溶解在水中并同时消毒；再向85～95℃稍微冷却的固态营养介质中加入5～8克甘油，然后在无菌室中将18～36克固态营养介质注入到塑料培养皿中；

2、将菌种(如黑曲霉和大毛霉)配制50～100CFU/ml的菌液，在无菌条件下在上述固态培养基中接种菌种，每个塑料培养皿加2～4ml菌液，培养周期为72～80小时，培养温度为37～38℃。

3、将9～20纳米粒子与25毫升质量分数为0.05～0.1％的柠檬酸和质量分数1～2％的柠檬酸钠水溶液加入到1L蒸馏水中并搅拌10～20分钟，得混合溶液；

4、将在固态营养介质中培养所得的霉菌菌体与配好的混合溶液以10～20克：1升的比例混合，并搅拌均匀；然后在37～38℃条件下放置6～8天；

5、通过过滤或离心作用将菌体从混合液中分离，经后期处理得到本发明所述的去除放射性物质的生物复合纳米净水材料。

上述步骤中，所述的后期处理是向菌体中逐渐加入丙酮，最初使丙酮在丙酮溶液中的馏分达到20～30％，过15～20分钟后使馏分达到40～50％，再过15～20分钟后使馏分达到75～80％；然后将装有菌体的敞口容器放入带有无水CaCl₂干燥剂的干燥柜中，温度保持56～60℃，持续3～5小时。将所得的脱水菌体放进带有CaCl₂干燥剂的集装箱中保存。