[发明专利]利用石墨烯量子点资源化利用废水的方法

说明书

本发明提出一种利用石墨烯量子点资源化利用废水的方法，包括步骤：1)向废水中加入氮源和磷源调节废水中的碳氮磷比，2)以接种量为200‑500mg/L干重接种处于对数生长期的光合细菌于废水中，3)用紫外光为激发光连续照射石墨烯量子点溶液，用流动的石墨烯量子点溶液照射接种了光合细菌的废水；4)待光合细菌生长到达平台期，利用滤膜进行菌水分离。本发明提出的废水资源化处理方法，利用溶液中的荧光替代传统白炽灯，在提高光合细菌的光能利用率的同时节约了经济成本，并且可通过改变溶液浓度实现发射光光照度的调整，提高生物量的积累，增强操作的灵活性。

技术领域

本发明属于废水资源化技术领域，具体涉及一种利用量子点处理废水的方法及设备。

背景技术

据统计，我国有机废水排放量达3亿m³，目前常用SBR、CASS、UASB等工艺进行处理，流程长，产生大量剩余污泥，并且无法有效地回收利用其中的有益物质。光合细菌处理能够有效处理有机废水中的污染物，并且可以将其中的有用物质转化为菌体，回收高价值营养物，是资源化利用有机废水的有效途径。光合细菌是一种分布广泛，集目前世界上所有代谢方式(包括光照自养，光照异养，化能自养，化能异养)为一体的微生物；其生长速度快、生长周期短，同时对有机物利用范围广，去除污染物效率高很早被用于处理废水。此外，菌体无毒性，富含蛋白质、色素、维生素等多种生理活性物质，被广泛地应用于水产饲料添加剂、农作物肥料、瓜果保鲜剂、保健品、药剂等领域，具有极大的资源化潜力。目前，光合细菌培养多采用光照厌氧模式，光源为光谱均匀的白炽灯。但是白炽灯光源不能保持长期稳定，衰减较快，且白炽灯发光效率低，使用寿命短，耗电量大。

量子点是直径在1-100nm之间的可以产生光致发光现象的半导体纳米粒子，石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜。石墨烯量子点同时具有石墨烯和量子点的特点，表现出更强的量子限域效应和边界效应。同时，石墨烯量子点还表现出低的细胞毒性、良好的水溶性和生物相容性、化学惰性、稳定的光致发光性能，使得它成为量子点纳米材料领域的焦点。而其在微生物技术领域的应用尚需进一步开发。

发明内容

针对本领域存在的问题，本发明的目的是提出一种利用石墨烯量子点资源化利用废水的方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种利用石墨烯量子点资源化利用废水的方法，包括步骤：

1)向废水中加入氮源和磷源调节废水中的碳氮磷比为(20-500)：(4-6)：1；

2)以接种量为200-500mg/L干重接种处于对数生长期的光合细菌于废水中，调节pH值至6.8-7.0；

3)用紫外光为激发光连续照射石墨烯量子点溶液，使其中的石墨烯量子点吸收能量，电子从高能级跃迁回基态发出荧光作为光合细菌生长的光源，所述石墨烯量子点的粒径为7-9nm；用流动的石墨烯量子点溶液照射接种了光合细菌的废水；

4)待光合细菌生长到达平台期，利用滤膜进行菌水分离，得到光合细菌浓缩液和膜滤清水，将所述光合细菌浓缩液用于提取菌体蛋白。

其中，所述废水的来源为啤酒废水、大豆加工废水、糖蜜废水中的一种或多种，通过加水调节废水的COD为8000-10000mg/L。

进一步地，步骤1)中，所述氮源为NH₄Cl、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃中的一种或多种，所述磷源为KH₂PO₄、K₂HPO₄、NaH₂PO₄、Na₂HPO₄中的一种或多种，加入氮源和磷源以调节废水中C/N/P＝(80-200)：(4-6)：1。