利用活性污泥吸附還原銀氨溶液制備銀納米顆粒的方法
【專利摘要】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(jìn)行馴化處理，馴化進(jìn)水由實驗室配制模擬廢水添加，根據(jù)元素質(zhì)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(jìn)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(xiàn)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(yīng)結(jié)束后即得銀納米顆粒。
【專利說明】
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(shù)領(lǐng)域
[0001]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(shù)】
[0002]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(yīng)用于催化、光學(xué)、光電學(xué)、醫(yī)學(xué)及制藥等方面。目前，納米銀的制備方法中以物理和化學(xué)方法最為普遍，具體方法有:蒸氣一冷凝法、濺射法、放電爆炸法、液相反應(yīng)法、氣相反應(yīng)法、模板合成法等。相比物理和化學(xué)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(guān)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(xì)菌等，它們在還原過程中同時起到了還原與保護(hù)的作用。
[0003]在污水處理過程中會產(chǎn)生大量的污泥，隨著廢水處理技術(shù)的發(fā)展及其排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，近年來污泥的產(chǎn)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(nóng)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(fēng)險等問題。若能將剩余污泥進(jìn)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?；钚晕勰嘈躞w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(jié)合的活性基團(tuán)，如羧基、羥基、磷?；?、硫酸酯、氨基和酰胺基等基團(tuán)(向文英等，2014)。國內(nèi)外學(xué)者在利用活性污泥吸附重金屬方面已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究。研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)(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(nèi)容】

[0004]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(qū)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。
[0005]本發(fā)明包括以下步驟:
[0006]I)對取自污水廠的污泥進(jìn)行馴化處理，馴化進(jìn)水由實驗室配制模擬廢水添加，根據(jù)元素質(zhì)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，由蠕動栗進(jìn)水；
[0007]2)取活性污泥混合液50mL離心，干燥，成粉末后放置冰箱備用；
[0008]3)將AgNO3固體，用水溶解后逐滴滴加氨水，使混合液出現(xiàn)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；
[0009]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一和銀的濃度，水控制還原系統(tǒng)總體積為50mL，控制反應(yīng)溫度30?70°C，反應(yīng)時間4?12h，搖床下避光，反應(yīng)結(jié)束后即得銀納米顆粒。
[0010]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°C。
[0011]在步驟3)中，所述逐滴滴加氨水可采用質(zhì)量百分濃度為10%的分析純氨水;所述用氨水稀釋可采用質(zhì)量百分濃度為I %的氨水稀釋;所述銀氨溶液的質(zhì)量濃度可為40g/L。
[0012]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(zhì)量濃度可為0.005?0.05g/L，NaOH溶液的摩爾濃度可為0.01?0.lmol/L;所述搖床可米用125rpm搖床。
[0013]本發(fā)明利用馴化培養(yǎng)后的活性污泥經(jīng)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(jīng)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(yīng)，通過活性污泥中豐富的活性基團(tuán)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(hù)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(yīng)，反應(yīng)條件溫和，是一種制備納米銀的新途徑，同時實現(xiàn)了剩余污泥的二次利用。
【附圖說明】
[OOM]圖1為本發(fā)明實施例1制備的納米銀顆粒的Uv-vis圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例1制備得到納米銀顆粒的XRD圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例1制備的納米銀顆粒的透射電鏡(TEM)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018]實施例1
[0019]取0.05g污泥干菌粉、0.01mol/L銀氨溶液，0.01mol/L的[0H—]，在250mL的錐形瓶中攪拌混合，控制搖床反應(yīng)溫度60°C，125rpm。結(jié)果錐形瓶的顏色在較短時間內(nèi)變?yōu)樯铧S，并繼續(xù)加深，最后幾乎為黑色下通過紫外可見吸收光譜(UV-Vis)、低倍透射電鏡(TEM)、高倍透射電鏡(HRTEM)及XRD驗證了納米銀結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明實施例1制備的納米銀顆粒的Uv-vis圖參見圖1，本發(fā)明實施例1制備得到納米銀顆粒的XRD圖參見圖2，本發(fā)明實施例1制備的納米銀顆粒的透射電鏡(TEM)圖參見圖3。
[0021]實施例2
[0022]按照實施例1所述的取0.05g污泥干菌粉，控制[0H—]濃度為0.02mol/L，其他條件和步驟同實施例1。反應(yīng)后同樣得到平均粒徑13.48nm銀納米顆粒。
[0023]實施例3
[0024]按照實施例1所述的取0.05g污泥干菌粉，控制[0H—]濃度為0.05mol/L，其他條件和步驟同實施例1。反應(yīng)后同樣得到平均粒徑16.2nm銀納米顆粒。
【主權(quán)項】
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(jìn)行馴化處理，馴化進(jìn)水由實驗室配制模擬廢水添加，根據(jù)元素質(zhì)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，由婦動栗進(jìn)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(xiàn)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O『和銀的濃度，水控制還原系統(tǒng)總體積為50mL，控制反應(yīng)溫度30?70°C，反應(yīng)時間4?12h，搖床下避光，反應(yīng)結(jié)束后即得銀納米顆粒。2.如權(quán)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(quán)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(quán)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°C。5.如權(quán)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(zhì)量百分濃度為10%的分析純氨水。6.如權(quán)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(zhì)量百分濃度為I %的氨水稀釋。7.如權(quán)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(zhì)量濃度為40g/L。8.如權(quán)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(quán)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(zhì)量濃度為0.005?0.05g/L，NaOH溶液的摩爾濃度為0.01?0.lmol/L。10.如權(quán)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。
【文檔編號】B22F9/24GK106041116SQ201610365407
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】王海濤, 王楊楊, 孫道華
【申請人】廈門大學(xué)