本發(fā)明涉及一種礦化合成納米硫酸鹽的方法。

背景技術(shù)：

納米材料的合成方法有幾種，包括物理、化學(xué)和生物方法。物理方法制備納米材料往往需要較大的儀器設(shè)備，成本較高，而且制得的納米材料的粒度分布較寬；利用化學(xué)方法制備的納米材料，往往有雜質(zhì)殘留。

雖然利用物理和化學(xué)方法合成納米材料的工藝已經(jīng)相對成熟，但是此類方法伴隨著對環(huán)境的污染和對人類的健康威脅。近些年來，人們越來越多地將注意力投入到生物合成納米材料的研究上；生物合成納米技術(shù)具有高效、環(huán)保、可控等特點(diǎn)，已成為科學(xué)領(lǐng)域的前沿課題。

硫化氫是一種無色、易燃的酸性氣體，具有臭雞蛋氣味，超劇毒，是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣，硫化氫廢氣的處理是當(dāng)前面臨的一個(gè)很棘手的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了消納硫化氫廢氣，解決硫化氫廢氣處理這一環(huán)保中很難解決的問題，本發(fā)明人根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)結(jié)合生物技術(shù)，將硫化氫的硫離子氧化為硫酸根，首先降低其危險(xiǎn)性，然后變廢為寶，利用硫酸根產(chǎn)物合成納米硫酸鹽。

本發(fā)明方法利用排硫硫桿菌氧化還原態(tài)硫化物(H₂S)產(chǎn)生SO4^2-離子，并最終制備成有市場價(jià)值的納米硫酸鹽。

本發(fā)明的目的是提供一種礦化合成納米硫酸鹽的方法，它不同于傳統(tǒng)的合成納米粒子的方法，對環(huán)境友好，無二次污染。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，包括步驟：

1)獲取生物反應(yīng)濾液

a.配制B組分

取硫代硫酸鈉8～11克，磷酸氫二鈉1.1～1.3克，磷酸二氫鉀1.5～2.0克，七水硫酸鎂0.1～0.3克，硫酸銨0.05～0.2克，氯化鐵0.01～0.03克，硫酸錳0.01～0.03克，溶于1000毫升去離子水中制成混合溶液；將混合溶液放入滅菌鍋中，在110～135℃下滅菌80～120分鐘，冷卻至室溫，備用；

b.獲取濾液

將活化后保存的二至四代排硫硫桿菌，以每200毫升B組分溶液計(jì)，其接種二至四代排硫硫桿菌2～8毫升，在170～200rpm和28～30℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)6～8天取出；通入硫化氫氣體，靜置12～24小時(shí)，過濾反應(yīng)溶液，得濾液；

2)礦化合成納米硫酸鈣

將1～10克CaCl₂·2H₂O加入到濾液中，充分?jǐn)嚢瑁眉{米硫酸鈣。

本方法生物反應(yīng)過程由A，B，C三個(gè)組分構(gòu)成；A組分是排硫硫桿菌；B組分是硫代硫酸鈉，磷酸氫二鈉，磷酸二氫鉀，七水硫酸鎂，硫酸銨，氯化鐵，硫酸錳的混合溶液；C組分是硫化氫氣體。

本發(fā)明鈣離子的礦化機(jī)理

在本納米硫酸鹽的制備方法中，排硫硫桿菌產(chǎn)生硫化氫脫氫酶，硫化氫脫氫酶可以從體外硫化氫分子上轉(zhuǎn)移電子，進(jìn)而硫化氫被氧化，通過過濾除去細(xì)菌體和不溶性有機(jī)大分子，得到濾液。因?yàn)V液中含有大量的有機(jī)基質(zhì)不能作為成核位點(diǎn)，在低濃度反應(yīng)物中產(chǎn)物以納米粒子形式存在。

有益效果：

1.本方法清潔、無毒，所得產(chǎn)品實(shí)用價(jià)值高；本方法不同于傳統(tǒng)的合成納米粒子的方法，對環(huán)境友好，無二次污染。

2.本方法將有毒有害的H₂S氣體轉(zhuǎn)化為可溶性的生物硫酸鹽，降低其危害性，解決了環(huán)保上的一個(gè)難題。

3.原料來源廣，可以充分利用自然界微生物資源；且工藝簡單，成本低廉、易培養(yǎng)、繁殖快等優(yōu)點(diǎn)。

4.微生物礦化合成納米材料的反應(yīng)條件溫和，獲得的納米材料容易純化。

附圖說明

圖1為沉淀納米CaSO₄掃描電鏡形貌分析結(jié)果圖。

圖2為沉淀納米CaSO₄紅外分析圖譜。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例所使用的硫化氫氣體為本發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)室中自己制備的，含一定量氧氣。

實(shí)施例1

取硫代硫酸鈉10克，磷酸氫二鈉1.2克、磷酸二氫鉀1.8克、七水硫酸鎂0.1克、硫酸銨0.1克、氯化鐵0.02克、硫酸錳0.02克溶于1000毫升去離子水中，配成溶液；將溶液均分到5個(gè)三角燒瓶中，密封；將三角燒瓶放入滅菌鍋中，于121℃滅菌100分鐘，冷卻至室溫。無菌操作，每瓶接入5毫升三代排硫硫桿菌，在170rpm和30℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)6～8天取出；向每個(gè)三角瓶中通入30ppm的硫化氫氣體，通入時(shí)間半小時(shí)，靜置12～24小時(shí)；過濾，得濾液。取10克CaCl₂·2H₂O，加入到濾液中進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生大量白色沉淀，過濾，烘干，得納米硫酸鈣。

實(shí)施例2

取硫代硫酸鈉8克，磷酸氫二鈉1.1克、磷酸二氫鉀1.5克、七水硫酸鎂0.2克、硫酸銨0.05克、氯化鐵0.01克、硫酸錳0.01克溶于1000毫升去離子水中，配成溶液；將溶液均分到5個(gè)三角燒瓶中，密封；將三角燒瓶放入滅菌鍋中，于121℃滅菌100分鐘，冷卻至室。無菌操作，每瓶接入5毫升三代排硫硫桿菌，在170rpm和30℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)6～8天取出；向每個(gè)三角瓶中通入30ppm的硫化氫氣體，通入時(shí)間半小時(shí)，靜置12～24小時(shí)；過濾，得濾液。取10克CaCl₂·2H₂O，加入到濾液中進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生大量白色沉淀，過濾，烘干，得納米硫酸鈣。

實(shí)施例3

取硫代硫酸鈉11克，磷酸氫二鈉1.3克、磷酸二氫鉀2.0克、七水硫酸鎂0.3克、硫酸銨0.2克、氯化鐵0.03克、硫酸錳0.03克溶于1000毫升去離子水中，配成溶液；將溶液均分到5個(gè)三角燒瓶中，密封；將三角燒瓶放入滅菌鍋中，于121℃滅菌100分鐘，冷卻至室。無菌操作，每瓶接入5毫升三代排硫硫桿菌，在170rpm和30℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)6～8天取出；向每個(gè)三角瓶中通入30ppm的硫化氫氣體，通入時(shí)間半小時(shí)，靜置12～24小時(shí)；過濾，得濾液。取10克CaCl₂·2H₂O，加入到濾液中進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生大量白色沉淀，過濾，烘干，得納米硫酸鈣。

上述1～3實(shí)施例的礦化率，如表1所示：

表1Ca²⁺礦化率