申请日2015.05.29
公开(公告)日2015.09.16
IPC分类号B22F9/24; C02F3/12
摘要
一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法，涉及银纳米颗粒。1)将污水厂的污泥进行废水驯化处理，所述废水采用配制的模拟废水，模拟废水中的碳源为葡萄糖，氮源为氮化铵，磷源为磷酸二氢钾，按照氨氮质量浓度50～300mg/L添加，C∶N∶P=100∶5∶1;2)将硝酸银加入到氯化钠溶液中，得氯化银溶胶;3)将硝酸银溶液和氯化银溶胶分别加入进水储罐内，并由蠕动泵4通入活性污泥反应器3中，通过空气压缩机5对设在活性污泥反应器3内的曝气管6进行曝气处理，降解废水物质，还原制得纳米银颗粒。工艺流程简结易懂，无需复杂路线设计，并获得高附加值纳米银颗粒，对处理含银废水途径也是一个新的尝试可后续研究提供参考。
权利要求书
1.一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将污水厂的污泥进行废水驯化处理，所述废水采用配制的模拟废水，模拟废水中的碳 源为葡萄糖，氮源为氮化铵，磷源为磷酸二氢钾，按照氨氮质量浓度50～300mg/L添加， C∶N∶P=100∶5∶1;
2)将硝酸银加入到氯化钠溶液中，得氯化银溶胶;
3)将硝酸银溶液和氯化银溶胶分别加入进水储罐内，并由蠕动泵通入活性污泥反应器 中，通过空气压缩机对设在活性污泥反应器内的曝气管进行曝气处理，降解废水物质，还原 制得纳米银颗粒。
2.如权利要求1所述一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法，其特征在于 在步骤2)中，所述硝酸银与氯化钠的摩尔比为1∶2。
3.如权利要求1所述一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法，其特征在于 在步骤3)中，所述蠕动泵通入活性污泥反应器中的进水速率为0.5～2L/min。
4.如权利要求1所述一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法，其特征在于 在步骤3)中，所述曝气处理的曝气量为0.2～0.75L/min，DO≥2.0mg/L活性污泥停留时间 为24h。
说明书
一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方法
技术领域
本发明涉及银纳米颗粒，尤其是涉及一种利用活性污泥生物还原制备银纳米颗粒的方 法。
背景技术
随着工业生产技术日新月异的发展，纳米材料的应用愈加广泛而深入。银是众所周知的 一种贵重金属，纳米银及其混合物正受到越来越广泛的瞩目。(Maynard,A.D.,Michelson, E.,2006.The Nanotechnology Consumer Product Inventory. http://www.nanotechproject.org/44S)银及其相关产品广泛用于电镀、感光材料、化工、 电子、科研等领域。由于纳米银具有相当突出的抑制微生物活性的能力，在纺织业、化妆 品、医疗、食品、日用品(衣服、纱布、绘画颜料、食品包装)、生物医学等行业更加凸显 其重要性，在这些行业的生产过程中会排放一些含银的废水，从消费品中释放出来，如纳米 纺织品袜子等在洗的过程中会有银离子释放，很容易进入到生活污水，随后进入城市污水处 理厂。对环境微生物造成潜在危险(Savage,N.,Diallo,M.S.Nanomaterials and water purification:opportunities and challenges.J.Nanoparticle Res,7(2005)：331– 342.)。
纳米银通过释放银离子对微生物活性产生抑制作用，银是对细菌最有毒金属离子之一， 部分是由于其与蛋白质及核酸的强大亲和力，尤其是蛋白质中的巯基。同时，银离子极容易 与水相中无机或有机物生成沉淀或络合物，以此进入到细菌体内。然而微生物对银的适应性 生存下来的研究没有能给出充分的解释，其中胞外聚合物(EPS)成为一重要命题指出，由 于EPS主要是多糖及蛋白质(氨基、羧基、苯酚等螯合物)，且在细胞表面形成微环境在一 定程度上防止细胞脱水，保护细胞受抗生素、高浓度盐、温度、pH值破坏影响。微生物可 以将细胞藏匿于EPS中，并利用EPS的释放将银固定在细胞表面(Chiqian Zhang,Zhi hua Liang,Zhiqiang Hu.J.Water Research,10(2013)：1–9.)。
活性污泥普遍应用在废水处理，主要是因为活性污泥大都是微生物絮凝体，包括各种微 生物、胞外生物聚合物、有机物及无机物。这主要是因为纳米银在家庭生活、医药机构、及 食品工业的广泛应用而兴起。相关纳米银杀菌的一些机理也都一一验证。其中具有普遍认识 的是较小粒径的纳米银通过细胞膜并团聚或改变细胞膜通透性抑或通过改变酶活性来破坏细 胞膜，从而导致细胞失活、死亡。(Okkyoung Choi,Kathy Kanjun Deng,Nam-Jung Kim, Louis Ross Jr.,Rao Y.Surampalli,Zhiqiang Hu.J.Water Research,42(2008)： 3066–3074.)早期研究集中在纳米银对纯菌培养的影响，但相对复杂的微生物环境如活性 污泥研究很少。如何利用含银废水中的银或纳米银在城市废水处理中转化问题鲜有报导 (Xiaohui Sun,Zhiya Sheng,Yang Liu.J.Science of the Total Environment 443 (2013)828–835)。
发明内容
本发明的目的是针对现有污水处理厂废弃的活性污泥，提供工艺简单的一种利用活性污 泥生物还原制备银纳米颗粒的方法。
本发明包括以下步骤：
1)将污水厂的污泥进行废水驯化处理，所述废水采用配制的模拟废水，模拟废水中的碳 源为葡萄糖，氮源为氮化铵，磷源为磷酸二氢钾，按照氨氮质量浓度50～300mg/L添加， C∶N∶P=100∶5∶1;
2)将硝酸银加入到氯化钠溶液中，得氯化银溶胶;
3)将硝酸银溶液和氯化银溶胶分别加入进水储罐内，并由蠕动泵通入活性污泥反应器 中，通过空气压缩机对设在活性污泥反应器内的曝气管进行曝气处理，降解废水物质，还原 制得纳米银颗粒。
在步骤2)中，所述硝酸银与氯化钠的摩尔比可为1∶2。
在步骤3)中，所述蠕动泵通入活性污泥反应器中的进水速率可为0.5～2L/min，所述 曝气处理的曝气量可为0.2～0.75L/min，DO≥2.0mg/L活性污泥停留时间可为24h。
本发明工艺简单，先将不同的含银废水按一定浓度要求配好倒入进水储罐中，然后通过 蠕动泵将含银废水输送到相应的活性污泥反应器，每个反应器通过空气压缩机实施曝气，达 到不同价态银直接与活性污泥接触效果。分析不同浓度银离子对纳米银颗粒的粒径分布的影 响，依据已经成套的生物还原制备纳米材料的成熟技术，得到具有实用价值的纳米银颗粒。
本发明公开了一种生物法处理含银污水并用生物催化合成纳米级颗粒银的方法。该方法 是基于成熟的生物法制备纳米金属材料技术，向普通曝气的活性污泥反应器添加硝酸银、氯 化银，并设置对照组考察活性污泥受不同形态银的影响及对Ag+还原能力的验证，整个实验 工艺流程简结易懂，无需复杂路线设计，相对传统活性污泥法没有二沉池完全在一个反应器 实现废水生物处理，并获得高附加值纳米银颗粒，对处理含银废水途径也是一个新的尝试可 后续研究提供参考。
