[发明专利]一种有效去除水中有机污染物的多价态纳米锰氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多价态纳米锰氧化物的制备方法，具体地说涉及一种新型纳米锰氧化物除水中有机污染物2-氯酚的研究。 

技术背景

氯酚类化合物是芳香族化合物中用途最广、毒性较大、污染较严重的一类化合物，主要用于木材防腐、金属防锈、杀虫剂、除草剂、以及血吸虫病的防治等。此类污染物的大量使用将会对环境造成极大的危害。美国EPA和中国环境监测总站已将多种氯酚类化合物列为优先控制污染物，因此发展一种有效处理氯酚类化合物的技术方法一直受到广泛关注。 

锰氧化物作为一种常见的矿物组分普遍存在于土壤及水体沉积物中，与其它土壤矿物（铁氧化物、铝氧化物）相比，锰氧化物具有更高的比表面积和催化氧化能力，且毒性低、化学稳定性好，已经被广泛运用于吸附、氧化、催化等各个领域。 

自然界中，某些细菌可以氧化Mn²⁺形成多价态锰氧化物，其氧化速率比Mn²⁺的无机氧化过程高几个数量级。因此，通过细菌作用来合成多价态纳米锰氧化物，研究其对水中的有机污染物（以2-氯酚为代表）具有重要的环境意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效稳定的多价态纳米锰氧化物用于催化氧化去除水中的2-氯酚污染物。 

为实现上述目的，本发明以MnCl₂为Mn²⁺来源、筛选Pseudomonas sp. G7为锰氧化菌，在中性条件下通过生物氧化作用制备多价态纳米锰氧化物催化剂。在本发明专利中，我们模拟生物地化过程合成催化剂，并能有效去除水中的以2-氯酚为代表的有机污染物，将为河流微污染治理提供一种新选择。 

具体地说，本发明的制备方法为： 

首先以酵母浸粉、酸水解酪蛋白、葡萄糖、HEPES、CaCl₂、MgSO₄、FeCl₃以及微量元素（CuSO₄、ZnSO₄、CoCl₂、NaMoO₄）作为培养基，用于培养锰氧化菌Pseudomonas sp. G7。 

用3 M NaOH调节培养基pH为6-8，经高温高压灭菌按1%（V/V）接种锰氧化菌Pseudomonas sp. G7，在20-30 ^oC恒温培养箱中振荡培养20-30 h，随后加入0.3-0.5 mM经过滤灭菌的MnCl₂水溶液，继续振荡12-15 d，所得沉淀物用去离子水洗涤后即得所述的多价态催化剂。 

附图说明

图1为本发明制备的纳米锰氧化物的XPS谱图。 

图2为本发明制备的纳米锰氧化物对2-氯酚的去除及Mn²⁺浓度随时间的变化曲线图。 

图3为本发明制备的纳米锰氧化物对2-氯酚降解过程中的中间产物生成情况。 

具体实施方式

通过下面给出的实施例和应用例，可以看出本发明的技术特征和优点。 

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。 

具体实施方式一：多价态纳米锰氧化物的制备 

以酵母浸粉、酸水解酪蛋白、葡萄糖、HEPES、CaCl₂、MgSO₄、FeCl₃以及微量元素（CuSO₄、ZnSO₄、CoCl₂、NaMoO₄）制成培养基，用3 M NaOH调节pH为6-8，经高温高压灭菌后按1%（V/V）接种锰氧化菌Pseudomonas sp. G7，在20-30 ^oC恒温培养箱中振荡培养20-30 h，随后加入0.3-0.5 mM经过滤灭菌的MnCl₂水溶液，继续振荡12-15 d，所得沉淀物用去离子水洗涤后即得所述的多价态催化剂。 

图1给出了制备的纳米锰氧化物的XPS谱图。由图可知，Mn 2p_3/2所产生的XPS窄谱峰可以很好地拟合成Mn²⁺（640.9 eV）、Mn³⁺（641.8 eV）和Mn⁴⁺（642.4 eV）三个峰，证实催化剂中锰是以多价态形式存在。 

具体实施方式二：多价态纳米锰氧化物对水中2-氯酚的氧化去除