[发明专利]一种改性竹炭及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种改性竹炭及制备方法与应用。本发明以竹炭材料在正己烷捕集和细菌强化方面的应用为背景，制备Fe/Pd双金属改性竹炭，考察改性竹炭在不同环境条件下对细菌NX‑1的强化效果，结果表明，菌株Pseudomonas mendocina NX‑1对正己烷的降解率达到83.8％(负载改性竹炭)，而未负载改性竹炭时菌株NX‑1对正己烷的降解率仅为63.3％，负载改性竹炭后菌株NX‑1对正己烷的降解率可提高20.5％，说明改性竹炭可以强化菌株NX‑1的正己烷净化能力。另外，本发明通过单因素实验探究菌株NX‑1最适的生存环境，结果表明改性竹炭添加量为0.05g/L条件下最适于菌株NX‑1降解正己烷。该发明对正己烷生物降解的进一步研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及炭材料技术领域，具体涉及一种改性竹炭及制备方法与应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，很多含有正己烷的溶剂和清洗剂被广泛应用于各个行业，由正己烷导致的职业性慢性中毒事件也是屡见不鲜，在临床上病人常表现出四肢远端触、痛、温觉减退，肌力下降或肢体瘫痪等症状。与燃烧法、吸附法、膜分离法等物理化学法去除正己烷相比，生物法具有运行成本低、操作难度小、无二次污染等优点。微生物净化正己烷的实质是微生物在适宜的环境条件下以正己烷为碳源和能源，维持其生命活动，并将有机物转化为简单的无机物或细胞组成物质的过程。微生物净化法处理正己烷一般要经历3个步骤：(1)正己烷与水接触并溶解于水中(即由气膜扩散进入液膜)；(2)溶解于液膜中的正己烷在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；(3)进入微生物体内的正己烷在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，经生物化学反应最终转化成为无害的化合物。

正己烷普遍具有疏水性的特点，对传统的生物法具有极大的限制，极强的疏水性也是导致生物可降解性较差的主要原因。增加微生物对疏水性正己烷的捕获能力是解决生物可生化性较差的关键。近年来也有越来越多的研究发现，炭材料可强化水体中微生物的污染物降解能力，这将有助于推动我国污水治理领域的发展。炭材料具备廉价、易得、性质稳定等特性，常作为吸附剂被广泛应用。随着竹炭(BC)的广泛应用，在生产和使用的过程中难免会排放到环境水体中，探究竹炭在强化微生物净化污染物方面的作用，既能利用流失的竹炭，又能加速污染物的去除，也可为竹炭在环境修复中的应用提供科学依据。大部分VOCs都具有极强的疏水性，正己烷是VOCs中典型的疏水性有机废气，极强的疏水特性导致正己烷难以与微生物接触，进而影响正己烷的微生物净化效果。

微生物的正己烷净化效果与细胞表面疏水性存在极大相关性，一个更疏水的细胞表面类似于一个“水槽”，为微生物储存水溶性较差的化合物，这些底物在通过几种吸收系统运输到细胞中。通过改性材料改变细胞表面特性无疑是提高菌株Pseudomonasmendocina NX-1的正己烷降解效率的关键突破口。本发明针对细胞表面特性进行深入探究，初步推测改性材料强化菌株NX-1正己烷降解效率的机理，以及将其应用于含正己烷废气的生物处理中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种改性竹炭及制备方法与应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供了一种改性竹炭的制备方法，包括如下步骤：

1)将2-5g竹炭加入到100-150ml浓度为50-80mg/L的硫酸亚铁盐溶液中，然后以180-250rpm的转速不断搅拌10-15min；

2)搅拌过程中分多次加入NaBH₄，每次加入0.3-0.5g，总共加入2.5-3.0g，得到混合溶液；

3)将步骤2)制备得到的混合溶液超声处理20min，在超声处理过程中分多次加入K₂PdCl₆，每次加入0.05-0.08g，总共加入0.15-0.20g；