[发明专利]一种用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料及合成方法

权利要求书

1.一种用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：铁硅材料的合成

①取一份粒径为10～300nm的磁性纳米粒子；加入到10～50ml，0.01～0.55mol/L的十六烷基三甲基溴化铵中，维持20～50℃超声5～60min，然后将混合物在30～60℃加热，100～400rpm，搅拌10～60min，得到混合液一；

②将混合液一与无氧水按体积比为1：5～1：20混合均匀，并用碱调节pH到9～12，得到混合液二；

③混合液二与正硅酸乙酯、有机溶剂、3-氨丙基三乙氧基硅烷按体积比为50：1：10：1～200：1:10：1的比例进行混合，室温100～400rpm搅拌10～24h，得到铁硅材料前驱体；

④用乙醇和水清洗多次，在40～60℃真空烘干10～36h得到富含亲水基团的介孔铁硅材料；

步骤二：不同生物酶在铁硅材料上的固定

①取1份步骤一合成的铁硅材料、20份pH为7的磷酸缓冲液、1～4份1～5％戊二醛溶液，在室温下，100～400rpm搅拌0.1～1小时，然后重复洗涤和磁选后，得到纯净的铁硅材料；

②取1份纯净的铁硅材料、20～50份pH为7的磷酸缓冲液、1～10份酶，在10～40℃，10～100rpm搅拌8～36h小时后，通过反复洗涤和磁选，得到磁性铁硅生物酶复合材料，在4℃～-70℃的温度下保存备用。

2.根据权利要求1所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：步骤一中的磁性纳米粒子为Fe₃O₄ NPs、Fe₂O₃ NPs、Fe₃C NPs、Fe₃N NPs的一种或几种组合。

3.根据权利要求2所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：步骤一中的加热方式为油浴或水浴。

4.根据权利要求3所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：步骤一中的碱为氢氧化钠、氨水或者氢氧化钾。

5.根据权利要求4所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：步骤一中的有机溶液为乙酸乙酯、乙醇、甲醇的一种或几种组合。

6.根据权利要求5所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：步骤二中的酶为蛋白酶、漆酶、脂肪酶、果胶酶、淀粉酶、纤维酶或者溶菌酶。

7.根据权利要求4所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的合成方法，其特征在于：所述污泥为泥水混合物，包括市政污泥、工业生化污泥或者河道底泥，它们的有机物含量在20～80％，含水率大于80％。

8.一种用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料，其特征在于由权利要求1-7中任一项所述合成方法获得。

9.权利要求8所述用于污泥脱水的铁硅生物酶磁性复合材料的应用，特征在于，根据污泥成分对不同磁性铁硅生物酶复合材料进行复配；复配完成的铁硅生物酶磁性复合材料在污泥脱水中的应用；具体如下：

①取1份～10份复配完成的磁性铁硅-生物酶加入到5000～10000份含水率为90～95％的污泥中铁硅生物酶，并进行搅拌10min，混合液静置30min～2h实现泥水分离；

②分离出的水进入污水处理系统前端；分离出的固体与高分子絮凝剂按1：10000～100000的比例进行搅拌10min，进入压滤系统；压滤后的污泥含水率在28.7％～60.1％。