FeS2纳米花与假单胞菌共培养处理废水的研究

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我们研究了用硫化亚铁纳米花形材料与克氏假单胞菌共培养对城市废水进行脱氮除磷效果的研究。具体的研究过程如下:(1)花形氧化铁前驱体纳米材料的制备采用水热法合成的方法,通过乙二醇(EG)介导的自组装过程合成花形氧化铁微纳米结构。根据文献报道,在这项研究中使用氯化铁,这种廉价且无毒的试剂作为我们的铁源。在这个典型的反应过程中,氯化铁(FeCl3?6 H2O)、尿素、四丁基溴化铵(TBAB)溶解在乙二醇中,将该溶液在195℃下回流30分钟,冷却后,通过四次离心和乙醇洗涤循环收集合成的绿色沉淀物即为氧化铁前驱体。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征氧化铁前驱体是由直径为5μm的均匀花状结构组成,该结构是由几十个具有光滑表面的微纳米花瓣组成,这些花瓣70 nm厚,2μm宽,并通过中心相互连接,形成花状结构。X射线衍射(XRD)图低角度区域(约11°)的强峰,是氧化铁前驱体的特征峰,这与文献中的报道一致。(2)花形α-Fe2O3纳米材料的制备通过高温煅烧,将获得的氧化铁前驱体转化为α-Fe2O3,通过改变煅烧条件,在450℃、空气下煅烧3 h,得到最终产物为α-Fe2O3。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征前驱体经煅烧以后形貌大小几乎没有改变,仍然为5μm的花形结构。X射线衍射(XRD)峰与标准卡片一致,表明该材料为α-Fe2O3。(3)花形FeS2纳米材料的制备在硫化氢气体存在下采用热转换法来转换氧化铁微纳米结构成硫化铁微纳米结构。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、表面吸附仪(BET)等数据表明热转换法后材料的结构没有被破坏,形貌和大小没有改变,在结构没有被破坏的基础上,孔径增大,孔的数量增多,比表面积增大。X射线衍射(XRD)峰与标准卡片一致,表明该材料为FeS2。(4)假单胞菌的筛选与分离细菌在不同的土壤浓度(10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6)梯度中进行初步培养。而后,将菌株接种在固态培养基中来挑选单一菌落,最后将挑选的单一菌落再在液体培养基中进行扩大培养。将筛选出的菌株在显微镜下观察,可以看到长约1.5μm长,宽约0.5μm的表面平滑的短杆状细菌。将分离出来的细菌送去上海生工进行16S rRNA测试,与ATCC中一致,证明该细菌为假单胞菌。(5)假单胞菌与材料FeS2共培养进行废水处理将细菌与材料在35℃、200 r/min、pH=7.2、材料FeS2浓度为400 mg/L的条件下进行共培养。黄铁矿作为载体可为细菌的生长提供场合,细菌将富集在上面生长,而且该材料也能为细菌的生长提供能量,以硫铁矿为原料的自养反硝化反应生成OH-和Fe2+作为电子供体,在水溶液中生成氢氧化铁和氢氧化亚铁混凝剂从而去除废水中的磷,达到同时脱氮除磷的效果。
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