申請日2016.05.27
公開(公告)日2016.10.26
IPC分類號B22F9/24; B82Y40/00
摘要
利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，涉及銀納米顆粒的制備。對取自污水廠的污泥進行馴化處理，馴化進水由實驗室配制模擬廢水添加，根據元素質量比C:N:P=100:5:1，其中碳源為葡萄糖，氮源為氯化銨，磷為磷酸二氫鉀，按氨氮濃度50～100mg/L添加，由蠕動泵進水;取活性污泥混合液離心，干燥成粉末;將AgNO3固體，用水溶解后逐滴滴加氨水，出現棕色沉淀后，再繼續(xù)滴加氨水至沉淀消失，用氨水稀釋定容，配制成銀氨溶液;將干菌粉放入錐形瓶中，再加入水，分散后依次加入銀氨溶液和NaOH溶液，再次分散后，反應結束后即得銀納米顆粒。
權利要求書
1.利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于包括以下步驟：
1)對取自污水廠的污泥進行馴化處理，馴化進水由實驗室配制模擬廢水添加，根據元素質量比C:N:P=100:5:1，其中碳源為葡萄糖，氮源為氯化銨，磷為磷酸二氫鉀，按氨氮濃度50～100mg/L添加，由蠕動泵進水;
2)取活性污泥混合液50mL離心，干燥，成粉末后放置冰箱備用;
3)將AgNO3固體，用水溶解后逐滴滴加氨水，使混合液出現棕色沉淀，再繼續(xù)滴加氨水至沉淀消失，然后用氨水稀釋定容，配制成銀氨溶液;
4)將0.017～0.68g干菌粉放入錐形瓶中，再加入水，分散后依次加入步驟2)配制好的銀氨溶液和NaOH溶液，再次分散后，控制OH-和銀的濃度，水控制還原系統(tǒng)總體積為50mL，控制反應溫度30～70℃，反應時間4～12h，搖床下避光，反應結束后即得銀納米顆粒。
2.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟2)中，所述離心的條件是在6000r/min下離心15min。
3.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟2)中，所述干燥是于真空冷凍干燥機中干燥24h。
4.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟2)中，所述冰箱的溫度為-20℃。
5.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟3)中，所述逐滴滴加氨水采用質量百分濃度為10%的分析純氨水。
6.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟3)中，所述用氨水稀釋采用質量百分濃度為1%的氨水稀釋。
7.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟3)中，所述銀氨溶液的質量濃度為40g/L。
8.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟4)中，所述水采用蒸餾水或超純水。
9.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟4)中，所述硝酸銀溶液的質量濃度為0.005～0.05g/L，NaOH溶液的摩爾濃度為0.01～0.1mol/L。
10.如權利要求1所述利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法，其特征在于在步驟4)中，所述搖床采用125rpm搖床。
說明書
利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法
技術領域
本發(fā)明涉及銀納米顆粒的制備，尤其是涉及一種利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法。
背景技術
納米銀是一種性能良好且穩(wěn)定的貴金屬納米材料，被廣泛應用于催化、光學、光電學、醫(yī)學及制藥等方面。目前，納米銀的制備方法中以物理和化學方法最為普遍，具體方法有：蒸氣-冷凝法、濺射法、放電爆炸法、液相反應法、氣相反應法、模板合成法等。相比物理和化學方法，生物方法因其高效、快速、穩(wěn)定、簡單易行、環(huán)境友好、無毒及價格低廉等諸多優(yōu)點而引起眾多研究者的關注，使得近年來納米銀粒子的生物制備研究得到了較快的發(fā)展。其中用于生物方法制備納米銀的材料，主要有植物、真菌、細菌等，它們在還原過程中同時起到了還原與保護的作用。
在污水處理過程中會產生大量的污泥，隨著廢水處理技術的發(fā)展及其排放標準的不斷提高，近年來污泥的產量不斷增加。傳統(tǒng)的污泥處置包括：填埋、焚燒、土地利用、污泥農用和建材利用等，然而這些方法存在投資運行成本大、二次污染的風險等問題。若能將剩余污泥進行合理的利用、變廢為寶，將有利于污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。活性污泥絮體具有很強的吸附能力，其表面含有大量具有許多能與金屬離子結合的活性基團，如羧基、羥基、磷酰基、硫酸酯、氨基和酰胺基等基團(向文英等,2014)。國內外學者在利用活性污泥吸附重金屬方面已經進行了較為深入的研究。研究發(fā)現，活性污泥對金屬離子生物吸附的同時，金屬離子可能被還原成金屬單質(趙靜2014)。這些特征使得利用活性污泥制備納米銀成為可能，但目前(張啟亮,2012;Li等，2014)，利用其吸附還原能力制備金屬納米材料至今未見報道。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供利用污水處理廠廢棄污泥，以銀氨溶液為前驅體的利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法。
本發(fā)明包括以下步驟：
1)對取自污水廠的污泥進行馴化處理，馴化進水由實驗室配制模擬廢水添加，根據元素質量比C:N:P=100:5:1，其中碳源為葡萄糖，氮源為氯化銨，磷為磷酸二氫鉀，按氨氮濃度50～100mg/L添加，由蠕動泵進水;
2)取活性污泥混合液50mL離心，干燥，成粉末后放置冰箱備用;
3)將AgNO3固體，用水溶解后逐滴滴加氨水，使混合液出現棕色沉淀，再繼續(xù)滴加氨水至沉淀消失，然后用氨水稀釋定容，配制成銀氨溶液;
4)將0.017～0.68g干菌粉放入錐形瓶中，再加入水，分散后依次加入步驟2)配制好的銀氨溶液和NaOH溶液，再次分散后，控制OH-和銀的濃度，水控制還原系統(tǒng)總體積為50mL，控制反應溫度30～70℃，反應時間4～12h，搖床下避光，反應結束后即得銀納米顆粒。
在步驟2)中，所述離心的條件可在6000r/min下離心15min;所述干燥可于真空冷凍干燥機中干燥24h;所述冰箱的溫度可為-20℃。
在步驟3)中，所述逐滴滴加氨水可采用質量百分濃度為10%的分析純氨水;所述用氨水稀釋可采用質量百分濃度為1%的氨水稀釋;所述銀氨溶液的質量濃度可為40g/L。
在步驟4)中，所述水可采用蒸餾水或超純水等;所述硝酸銀溶液的質量濃度可為0.005～0.05g/L，NaOH溶液的摩爾濃度可為0.01～0.1mol/L;所述搖床可采用125rpm搖床。
本發(fā)明利用馴化培養(yǎng)后的活性污泥經冷凍干燥處理令其失活，然后將活性污泥干菌粉加入到銀氨溶液的錐形瓶搖床恒溫振蕩，經活性污泥微生物吸附還原得到銀納米顆粒。本發(fā)明將由活性污泥制得的干菌粉與銀氨溶液在錐形瓶里搖床反應，通過活性污泥中豐富的活性基團吸附并將還原得到銀納米顆粒。本發(fā)明將活性污泥干菌粉作為還原劑和保護劑，處理方便、來源廣泛、價廉易得而且綠色環(huán)保。另外，實驗過程操作簡單，無需多步反應，反應條件溫和，是一種制備納米銀的新途徑，同時實現了剩余污泥的二次利用。
