[发明专利]复合材料与希瓦氏菌耦合去除水中的四溴双酚A的方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料的制备及其与希瓦氏菌耦合的应用。制备方法包括以下步骤：在硝酸铁溶液中加入碳纳米管超声30min，再持续搅拌的情况下加入氢氧化钠溶液。在60℃下在加盖的Teflon容器中静置老化70h，用高速离心机分离得到沉淀，用超纯水洗涤三次，在40℃干燥过夜，得到碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料。将本发明方法得到的碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料与希瓦氏菌耦合，用于去除地下水中四溴双酚A。

技术领域

本发明涉及一种纳米针铁矿复合材料的制备方法，尤其涉及一种复合材料与希瓦氏菌耦合去除水中的四溴双酚A的方法。

背景技术

四溴双酚A是全球第三大溴系阻燃剂，广泛应用于电子、化工和纺织等领域。四溴双酚A是典型的持久性有机污染物(POPs)，它具有生物积累性、持久性、高毒性和长距离迁移性。随着四溴双酚A的广泛使用，在各种环境介质中都监测到了它的存在，例如土壤、沉积物、水体、空气甚至是生物体内。毒性研究表明，四溴双酚A可能会对水生生物、土壤生物、植物、鸟类和陆生哺乳动物产生危害。国内外对于四溴双酚A的降解研究很多，常见的去除方法有生物降解法、热处理法、化学氧化还原法和光降解法等。在这些降解方法中，生物降解法中虽然绿色环保，但是对于微生物菌种的筛选分离和育种十分麻烦，并且耗时很长；热处理法和化学氧化法可能会产生毒性更大的副产物；化学还原法如零价铁还原四溴双酚A的方法反应处理时间太长；光降解不会产生有毒的副产物，但是光降解反应速率较慢还有待提高。这些降解方法单独使用都不是很好的去除四溴双酚A的方法。同时很多方法还仅限于实验室中，无法应用于实际污染场地修复中或者修复效果很差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料，这种复合材料可以和希瓦氏菌耦合用来去除地下水中的四溴双酚A。本发明可以应用于实际污染场地土壤地下水的修复中，并且对于较高的浓度四溴双酚A污染地下水也有修复效果，是一种新的绿色环保的方法。

本发明技术方案如下。

本发明的有益效果：

1.制备的碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料具备巨大表面吸附能力，可以吸附污染物同时为反应提供了巨大的反应面积。

2.优化了材料制备过程中的碳铁比，在碳铁比为2的时候，碳纳米管负载纳米针铁矿强化希瓦氏菌降解四溴双酚A的效果最显著，在12天的时候就降解完全了，大大提高希瓦氏菌降解四溴双酚A效率，缩短了希瓦氏菌降解四溴双酚A所需的时间，这是现有的方法中可以优化的部分。

3.希瓦氏菌适用的pH范围较窄，但在添加了碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料后，希瓦氏菌适用的pH范围变为5-9，可以适用更广泛的pH范围，应用范围更广。

4.碳纳米管是一种导电性很强的碳材料，常被用于微生物燃料电池，但是从未应用于强化促进希瓦氏菌胞外电子转移，本方法利用碳纳米管大大增强了电子传递效率从而提高了反应的效率。

5.该方法既可以通过希瓦氏菌生物降解四溴双酚A，也可以通过纳米针铁矿生成的二价铁离子还原降解四溴双酚A，也可以通过碳纳米管大量吸附四溴双酚A。三种途径多管齐下，去除四溴双酚A的效果更好更快。

6.该方法可以应用于实际污染场地的土壤地下水修复，是一种实际可行且效果良好的方法。

7.纳米材料和细菌的结合，既保留了纳米材料的优点—反应速度快和吸附污染物能力强，又保留了细菌的优点—绿色环保。同时成本低廉，制备材料过程中用到的原料十分便宜，随处可买。

附图说明

图1是本发明制备的碳纳米管负载纳米针铁矿复合材料的透射电镜图；

图2是碳纳米管负载纳米针铁矿和希瓦氏菌耦合体系的透射电镜图；

图3是碳纳米管负载纳米针铁矿和希瓦氏菌耦合体系降解地下水中四溴双酚A的效果图；