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1、(10)申请公布号 CN 103877927 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103877927 A (21)申请号 201410145921.7 (22)申请日 2014.04.14 B01J 20/06(2006.01) B01J 20/28(2006.01) B01J 20/30(2006.01) C02F 1/28(2006.01) C02F 1/62(2006.01) (71)申请人 南华大学 地址 421001 湖南省衡阳市常胜西路 28 号 (72)发明人 彭国文 丁德馨 肖方竹 张志军 王永东 胡南 王晓亮 (74)专利代理机构 湖南省国防科技工业局专利 中。
2、心 43102 代理人 冯青 (54) 发明名称 磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法及其在含铀 废水处理中的应用 (57) 摘要 本发明提供一种生态、 环保型的生物催化制 备磁性纳米 Fe3O4粒子新方法及其在含铀废水处 理中的应用。具体步骤为 ：（1） 氧化亚铁硫杆菌的 培养、 驯化 ；（2） 生物聚合硫酸铁的制备 ；（3） 磁性 纳米 Fe3O4粒子的合成 ；（4） 磁性纳米 Fe3O4粒子 对含铀废水中的铀的吸附试验。本发明所得的磁 性纳米 Fe3O4粒子制备合成路线简捷、 反应条件温 和、 易操作， 使用生物催化氧化剂代替传统的化学 氧化剂 （亚硝酸盐） ， 避免致癌物质排入到环境中，。
3、 真正实现环境友好。 同时， 本发明所得的磁性纳米 Fe3O4粒子能使浓度为0.450.50mg/L的低浓度含 铀废水中的含铀量的下降 90% 以上， 在铀矿冶含 铀废水处理和铀回收等方面具有十分重要的实践 意义。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103877927 A CN 103877927 A 1/2 页 2 1. 磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法， 其特征在于 ： 以培养、 驯化所得的氧化亚铁硫杆菌 作为生物催化氧化剂，。
4、 合成新型的生物聚合硫酸铁溶液， 在碱性环境下通过化学沉淀法制 备合成磁性纳米 Fe3O4； 所述的制备磁性纳米 Fe3O4的步骤如下 ： （1） 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 量取 20 mL745 铀矿酸性矿坑废水水样放入 250 mL 锥形瓶中， 加入 180 mL 改良的 9K 培养基， 塞上无菌棉塞， 将锥形瓶放入温度为 25 oC、 转速为 100 r/min 的恒温培养箱中进行 振荡培养， 当锥形瓶中溶液的颜色由浅绿色转为变红时， 取其中溶液30 mL按照上述方法进 行再次培养、 驯化 2 次， 即得到所需的氧化亚铁硫杆菌液 ； （2） 生物聚合硫酸铁的制备 将所得到的氧化亚铁硫。
5、杆菌液与 FeSO47H2O 溶液按照质量比为 1.0 ： 2.0 4.0 放入 烧杯中， 水浴加热， 调节混合溶液的 pH 值为 5.0 7.0、 温度为 20.0 30.0 oC， 同时， 控制 氧化亚铁硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制备 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物 聚合硫酸铁溶液 ； （3） 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 。
6、在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子， 反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次， 随后将其置 于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 2.根据权利要求1所述的磁性纳米Fe3O4生物催化制备法， 其特征在于 ： 所述的改良9K 培养基， 其组成如下 ： 四水氯化亚铁35.0 g ； 七水硫酸镁0.8 g ； 硫酸铵4.5 g ；。
7、 氯化钾0.15 g ； 磷酸氢二钾 0.65 g ； 硝酸钙 0.08 g ； 蒸馏水 1000 mL， 并调节其 pH 值为 3.0。 3. 根据权利要求 1 所述的磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法， 其特征在于 ： 所述的氧化亚 铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比例为 1.0 ： 2.0 4.0。 4. 根据权利要求 1 所述的磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法， 其特征在于 ： 所述的步骤 （2） 中混合溶液的 pH 值为 5.0 7.0。 5. 根据权利要求 1 所述的磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法， 其特征在于 ： 所述的所述的 步骤 （2） 中混合溶液的温度为 。
8、20 30 oC。 6. 磁性纳米 Fe3O4在含铀废水处理中的应用， 其特征在于 ： 量取 50 mL 不同浓度的铀标 准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入一定量的磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值， 然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温振荡吸附 2.0 h， 待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min的离心机进行分离15 min， 取上清液并采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法 测定铀的剩余浓度， 并根据吸附前后溶液中铀的浓度计算磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 率p (%)。 7. 根据权利要求 6 所述的磁性纳米 Fe3O4在含铀废水处理中。
9、的应用， 其特征在于 ： 铀标 准溶液的浓度为 0.45 0.50 mg/L ； 磁性纳米 Fe3O4粒子的质量为 15 20 mg ； 溶液的 pH 权 利 要 求 书 CN 103877927 A 2 2/2 页 3 值为 3.0 8.0。 权 利 要 求 书 CN 103877927 A 3 1/6 页 4 磁性纳米 Fe3O4生物催化制备法及其在含铀废水处理中的 应用 技术领域 0001 本发明属于资源利用与环境保护领域， 特别涉及生物催化法制备磁性纳米 Fe3O4 粒子及其在含铀废水处理中的应用。 背景技术 0002 铀作为核电的主要燃料， 又是国防建设所急需的战略物质。 随着核电持。
10、续、 安全发 展和国防建设 （核军工） 的不断转型升级， 我国对天然铀的年需求量逐年递增， 铀供应仍将 面临巨大压力。为了满足军用和民用对铀资源日益增长的需求， 必须加大对铀矿资源的开 采和选冶力度。 0003 然而， 以目前的工艺条件、 技术和方法， 在铀矿冶过程中产生的废水中低含量铀仍 然得不到充分的处理， 最终的排出水中含铀浓度高达 0.10.2 mg/L， 是我国国家规定的允 许排放浓度的 12.525 倍， 更是天然水体中浓度的 20004000 倍。在被铀污染的含铀废水 中， 铀的主要是以溶解态的六价铀酰离子或多种氢氧化双氧铀离子和碳酸铀酰盐化合物等 形式存在。 溶解在水体中的六价。
11、铀将会通过食物链最终进入人体， 蓄积在体内的肝脏、 肾脏 和骨骼中， 以化学毒性和内辐照方式对人体造成放射性损伤， 从而诱发多种疾病。因此， 研 究含铀废水的处理新方法， 极力降低铀对人类生存环境的危害具有十分重要的战略意义。 0004 目前， 我国处理含铀废水的方法主要有吸附法、 蒸发浓缩法、 混凝沉淀法和离子交 换法。其中， 吸附法是一种极具应用前景的方法， 能克服其他传统方法的诸多不足。 0005 磁性纳米 Fe3O4作为磁性材料家族中重要的一份子， 由于其独特的磁性、 强化学稳 定性、 生物无毒性及可循环利用性， 在磁性流体制备、 生物分离与提纯、 磁共振成像和环境 有毒有害物质净化处。
12、理等方面得到广泛应用， 特别是磁性纳米 Fe3O4结构具有较大的比表 面积， 与其它吸附材料复合后， 使其具有强的吸附能力和良好的分离特性， 因此广泛应用于 处理废水中重金属等领域中。 近年来， 关于磁性纳米Fe3O4及其功能化修饰改性在含铀废水 中的吸附研究日益增多。 0006 磁性纳米 Fe3O4的制备方法主要包括液相合成法和固相合成法 2 类， 具体如热分 解法、 微乳液法、 水热法、 微乳 - 水热法、 溶胶 - 凝胶法、 沉淀法和有机物模板法。目前， 热分 解、 沉淀法、 水热法和微乳液法是研究较多的几种制备方法。 0007 在现有的磁性纳米 Fe3O4粒子制备方法方面， 存在着反应。
13、条件十分苛刻 （如需强酸 或强碱的反应条件） ， 反应时间长， 成本高， 使用的化学试剂 （如氧化剂） 溶液容易对反应仪 器和设备造成较大腐蚀等问题。同时， 在磁性纳米 Fe3O4粒子制备过程中， 大多数都是使用 亚硝酸盐等化学试剂作为催化氧化剂， 使二价铁氧化成三价铁， 继而生成纳米 Fe3O4粒子。 但是， 亚硝酸盐属于致癌物质， 其使用极易造成环境污染， 并对人类生存环境造成极大威 胁。 发明内容 说 明 书 CN 103877927 A 4 2/6 页 5 0008 本发明的目的是提供一种生态、 环保型的生物催化制备磁性纳米 Fe3O4粒子新方 法及其在含铀废水处理中的应用， 具体是通。
14、过生物催化氧化剂代替传统的化学氧化剂 （亚 硝酸盐） ， 合成一种新型的生物聚合硫酸铁溶液， 在碱性环境下通过化学沉淀法制备合成磁 性纳米 Fe3O4粒子， 并将其应用在含铀废水中对铀的吸附应用。 0009 本发明提供的生物催化制备磁性纳米 Fe3O4粒子新方法， 是以培养、 驯化所得的氧 化亚铁硫杆菌 （Acidithiobacillus ferrooxidans，A.f） 作为生物催化氧化剂， 代替传统的 化学氧化剂 （亚硝酸盐） ， 合成新型的生物聚合硫酸铁溶液， 在碱性环境下通过化学沉淀法 制备合成磁性纳米 Fe3O4。并将制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子应用于含铀废水的吸附应用 中。
15、， 并通过调节铀标准溶液的浓度、 溶液的 pH 值和磁性纳米 Fe3O4粒子的投入量等因素， 考 察磁性纳米 Fe3O4粒子对含铀废水中铀的吸附效果。 0010 具体步骤如下 ： （1） 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 量取 20 mL745 铀矿酸性矿坑废水水样放入 250 mL 锥形瓶中， 加入 180 mL 改良的 9K 培养基， 塞上无菌棉塞。将锥形瓶放入温度为 25oC、 转速为 100 r/min 的恒温培养箱中进行 振荡培养。当锥形瓶中溶液的颜色由浅绿色转为变红时， 取其中溶液 30 mL 按照上述方法 进行再次培养、 驯化 2 次， 即可得到所需的氧化亚铁硫杆菌液。 0011 （。
16、2） 生物聚合硫酸铁的制备 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液按照质量比为 1.0 ： 2.0 4.0 放入 烧杯中， 水浴加热， 调节混合溶液的 pH 值为 5.0 7.0、 温度为 20.0 30.0 oC。同时， 控 制氧化亚铁硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制备 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生 物聚合硫酸铁溶液。 0012 （3） 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸。
17、铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 0013 （4） 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 不同浓度的铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入一定。
18、量的磁 性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温振荡吸 附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清液并采 用三氯化钛还原 / 钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度， 并根据吸附前后溶液中铀的浓度 计算磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附率p (%)。 0014 所述的改良9K培养基， 其组成为四水氯化亚铁35.0 g ； 七水硫酸镁0.8 g ； 硫酸铵 4.5 g ； 氯化钾 0.15 g ； 磷酸氢二钾 0.65 g ； 硝酸钙 0.08 g ； 蒸馏水 1000 mL。 0015。
19、 所述的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO4 7H2O 溶液的质量比例为 1.0 ： 2.0 4.0 ； 混合 溶液的 pH 值为 5.0 7.0、 温度为 20.0 30.0 oC。 0016 所述的磁性纳米 Fe3O4对含铀废水中铀的吸附试验， 铀标准溶液的浓度为 0.45 说 明 书 CN 103877927 A 5 3/6 页 6 0.50 mg/L ； 磁性纳米 Fe3O4粒子的质量为 15 20 mg ； 溶液的 pH 值为 3.0 8.0。 0017 本发明所述的磁性纳米Fe3O4对含铀废水中铀的吸附率p均在95%左右， 并能使含 铀废水中铀得到较好的处理。 0018 本发明的磁性纳米。
20、 Fe3O4生物催化制备法及其在含铀废水处理中的应用， 相比现 有的技术， 本方法具有对环境友好、 对铀吸附效果好， 又具有合成工艺简单、 无二次污染等 多重优点。具体表现为以下显著优点 ： （1） 在磁性纳米 Fe3O4制备过程中， 使用生物催化氧化剂代替传统的化学氧化剂 （亚硝 酸盐） ， 从而避免了致癌物质排入到环境中， 真正做到了对环境友好。 0019 （2） 在磁性纳米 Fe3O4制备过程中， 制备工艺简单， 反应条件温和， 不需要任何加压 等化工设备， 加热条件也容易实现， 生产周期短， 能耗低， 产品的收率高。 0020 （3） 制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子具有机械强度高、。
21、 化学稳定性强， 在 8000 r/ min 的搅拌速率下可充分悬浮， 不溶涨、 不变形， 并能确保与含铀溶液成分接触。 0021 （4） 制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子对低浓度 （铀浓度在 0.50 mg/L 及其以下） 的 含铀废水处理吸附效果甚佳， 并具有很好的效果 （吸附率p均在 95% 左右） 。 附图说明 0022 图 1 为实施例 1 制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子的扫描电镜图。 0023 图 2 为实施例 1 制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子的红外光谱图。 0024 图 3 为实施例 1 制备合成的磁性纳米 Fe3O4粒子的 X 射线衍射图。 具体实施方式 0025 。
22、下面通过对实施例对本发明进行具体描述， 它们只是用于对本发明进行进一步的 说明， 不能理解为对本发明保护范围的限制， 本领域的技术人员根据上述发明的内容做出 一些非本质的改进或调整， 均属于本发明保护范围。 0026 实施例 1 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 量取 20 mL745 铀矿酸性矿坑废水水样放入 250 mL 锥形瓶中， 加入 180 mL 改良的 9K 培养基， 塞上无菌棉塞。将锥形瓶放入温度为 25oC、 转速为 100 r/min 的恒温培养箱中进行 振荡培养。当锥形瓶中溶液的颜色由浅绿色转为变红时， 取其中溶液 30 mL 按照上述方法 进行再次培养、 驯化 。
23、2 次， 即可得到所需的氧化亚铁硫杆菌液。 0027 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 2.0， 放入于 250 mL 烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 6.0， 反应温度为 30 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 铁溶液。 0028 第三步， 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将100 mL 1.0 mol/L的NaOH溶液装于500 mL烧杯中， 并将装有200 mL蒸馏水的杯状 半透膜放入烧杯中，。
24、 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加入， 说 明 书 CN 103877927 A 6 4/6 页 7 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。同时， 使用 JSM 6360LV 型扫描电子显微镜、 。
25、IR Prestige-21 型红外光谱仪和 Rigaku/max-RA 型 X 射 线衍射仪分别对磁性纳米 Fe3O4粒子的结构进行表征。结构如图 1、 图 2 和图 3。 0029 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.45 mg/L 铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 15mg 磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 3.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧。
26、化滴定法测定铀的剩余浓度为0.040mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 91.11%。 0030 实施例 2 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 具体同实施例 1。 0031 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 2.0， 放入于 250 mL 烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 7.0， 反应温度为 25 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 铁溶液。 0032 第三步， 磁性纳米。
27、 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨。
28、， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 0033 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.46 mg/L 铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 16mg 磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 4.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.032mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 93.04%。 0034 。
29、实施例 3 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 具体同实施例 1。 0035 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 3.0， 放入于 250 mL 烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 7.0， 反应温度为 20 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 说 明 书 CN 103877927 A 7 5/6 页 8 铁溶液。 0036 第三步， 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol。
30、/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。。
31、 0037 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.47 mg/L 铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 17mg 磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 5.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.029mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 93.83%。 0038 实施例 4 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 。
32、具体同实施例 1。 0039 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 3.0， 放入于 250 mL 烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 5.0， 反应温度为 30 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 铁溶液。 0040 第三步， 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向。
33、半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 0041 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.48 mg/L 铀标准溶液， 。
34、装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 18mg 磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 6.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.026mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 94.58%。 0042 实施例 5 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 具体同实施例 1。 0043 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 说 明 书 CN 103877927 A 8 6/6 页。
35、 9 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 4.0， 放入于 250 mL 烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 5.0， 反应温度为 25 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 铁溶液。 0044 第三步， 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH。
36、 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 0045 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.49 mg/L 铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 19mg 。
37、磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 7.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.025mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 94.90%。 0046 实施例 6 ： 第一步， 氧化亚铁硫杆菌的培养、 驯化 具体同实施例 1。 0047 第二步， 生物聚合硫酸铁的制取 将所得到的氧化亚铁硫杆菌液与 FeSO47H2O 溶液的质量比按照 1.0 ： 4.0， 放入于 250 mL 。
38、烧杯中， 水浴加热， 调节反应体系的 pH 值为 6.0， 反应温度为 20 oC。同时， 控制氧化亚铁 硫杆菌液的质量对 FeSO4的生物催化氧化进程， 制取 Fe3+： Fe2+浓度为 1:1 的生物聚合硫酸 铁溶液。 0048 第三步， 磁性纳米 Fe3O4粒子的合成 将 100 mL 1.0 mol/L 的 NaOH 溶液装于 500 mL 烧杯中， 并将装有 200 mL 蒸馏水的杯 状半透膜放入烧杯中， 随后向半透膜中逐滴加入生物聚合硫酸铁溶液， 保持反应体系 pH 值 为 9.0 左右， 在 60 oC 恒温水浴箱中加热， 并不断磁力搅拌， 随着生物聚合硫酸铁溶液的加 入， 在半。
39、透膜中不断生成大量的黑色纳米 Fe3O4粒子。反应 50 min 后， 将半透膜中的黑色纳 米 Fe3O4粒子在 50 oC 下水浴晶化 1.5 h 后， 磁性分离， 并使用蒸馏水洗涤 6 次。随后将其 置于 80 oC 的恒温鼓风干燥箱中烘干， 研磨， 过 200 目筛， 即得到磁性纳米 Fe3O4粒子。 0049 第四步， 磁性纳米 Fe3O4粒子对铀的吸附 量取 50 mL 浓度为 0.50 mg/L 铀标准溶液， 装入于 150 mL 的锥形瓶中， 随后加入 20mg 磁性纳米 Fe3O4粒子， 调节溶液的 pH 值为 8.0。然后将其放入 45 oC 恒温水浴箱中进行恒温 振荡吸附 2.0 h。待吸附反应完成后， 使用 8000 r/min 的离心机进行分离 15 min， 取上清 液， 采用三氯化钛还原/钒酸铵氧化滴定法测定铀的剩余浓度为0.037mg/L， 磁性纳米Fe3O4 粒子对铀的吸附率p 为 92.60%。 说 明 书 CN 103877927 A 9 1/2 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103877927 A 10 2/2 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103877927 A 11 。