本发明公开了一种负载具有核 壳结构的磁性纳米颗粒的生物复合材料及其制备方法和用途。本发明的复合材料通过包括下列步骤的制备方法制得:1)Fe3O4纳米颗粒的制备;2)Fe3O4@mSiO2纳米颗粒的制备;3)Fe3O4@mSiO2@MANHE纳米颗粒的制备;4)枯草杆菌@Fe3O4@mSiO2@MANHE复合材料的制备。本发明的制备方法中所采用的原材料成本低廉,容易获得;操作简单、方便,整个过程中没有使用昂贵的设备;本发明的复合材料对水体中的Cr(VI)具有很好的吸附降解效果,并且能够快速地从水体中分离出来,不会造成二次污染,具有广泛的应用前景。

本发明利用吸附法和生物降解法各自的优点，将两者加以结合，通过将Fe3O4磁性纳米颗粒经由包覆该磁性纳米颗粒核芯的聚合物外壳修饰到枯草杆菌（Bacillus subtilis）表面，使其在利用Fe3O4磁性纳米颗粒来快速富集Cr(VI)的同时，又可以利用将其负载的微生物来快速降解Cr(VI)，大大缩短了污染物的处理周期，同时还可以利用纳米颗粒本身的磁性来实现从水体中快速分离，很好地克服了阻碍其应用的瓶颈，使其在重金属污染治理方面得到广泛应用。

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及到一种负载具有核-壳结构的磁性纳米颗粒的生物复合材料，该复合材料的制备方法，以及利用该复合材料来处理含六价铬废水的用途。

背景技术

六价铬（简写为Cr(VI)）为吞入性毒物/吸入性极毒物，具有致敏、致畸、致癌等严重不良后果，并且对环境具有持久危险性。六价铬化合物常用于电镀、电子元器件加工等工艺中，动物接触含有六价铬的水后，六价铬会被体内许多组织和器官的细胞吸收，引起胃肠道及肝、肾功能损害，还可能伤及眼部，出现视网膜出血、视神经萎缩等问题，因此针对含六价铬废水的处理亟需受到社会各界的广泛关注。

由于同时具备磁性颗粒和纳米颗粒的双重优势，Fe₃O₄磁性纳米颗粒已经广泛应用于靶向药物载体、细胞分离、核磁共振、免疫分析、核酸杂交等生物医学领域。同时，这种超顺磁性材料在环境保护监测领域也具有很好的应用前景，可以作为吸附材料来处理工业废水中存在的重金属。但是，Fe₃O₄磁性纳米颗粒易氧化，比表面积较高，具有强烈的聚集倾向，难以直接应用。

采用定型SiO₂对Fe₃O₄磁性纳米颗粒进行表面包覆后，SiO₂包覆层不但提高了Fe₃O₄磁性纳米颗粒的化学稳定性，而且由于SiO₂包覆层的表面存在羟基，也提高了Fe₃O₄磁性纳米颗粒的生物相容性，拓宽了在生物、催化等领域的应用。另外，由于复合材料表面存在大量的硅醇基，因此可以根据不同的需要，在其表面修饰不同的功能型聚合物，以实现去除不同重金属的目的。然而，这种SiO₂包覆Fe₃O₄磁性纳米颗粒后形成的复合材料在吸附处理重金时有其固有的不足之处，成本较高，并且会造成二次污染等问题。由于这些原因，直接阻碍了其在环境治理中的应用。

发明内容

针对上述情况，本发明利用吸附法和生物降解法各自的优点，将两者加以结合，通过将Fe₃O₄磁性纳米颗粒经由包覆该磁性纳米颗粒核芯的聚合物外壳修饰到枯草杆菌（Bacillus subtilis）表面，使其在利用Fe₃O₄磁性纳米颗粒来快速富集Cr(VI)的同时，又可以利用将其负载的微生物来快速降解Cr(VI)，大大缩短了污染物的处理周期，同时还可以利用纳米颗粒本身的磁性来实现从水体中快速分离，很好地克服了阻碍其应用的瓶颈，使其在重金属污染治理方面得到广泛应用。

发明人：路建美 陈冬赟苏州大学坐落于素有“人间天堂”之称的历史文化名城苏州，是国家“211工程”“2011计划”首批入列高校，是教育部与江苏省人民政府共建“双一流”建设高校、国家国防科技工业局和江苏省人民政府共建高校，是江苏省属重点综合性大学。苏州大学前身是Soochow University（东吴大学，1900年创办），开现代高等教育之先河，融中西文化之菁华，是中国最早以现代大学学科体系举办的大学。在中国高等教育史上，东吴大学是最早开展研究生教育并授予硕士学位、最先开展法学（英美法）专业教育，也是第一家创办学报的大学。1952年中国大陆院系调整，由东吴大学之文理学院、苏南文化教育学院、江南大学之数理系合并组建苏南师范学院，同年更名为江苏师范学院。1982年，学校更复名苏州大学（Soochow University）。

与现有技术相比，利用上述技术方案的本发明具有如下优点：

（1）制备过程中所采用的原材料成本低廉，容易获得；

（2）操作简单、方便，整个过程中没有使用昂贵的设备；

（3）本发明的复合材料对水体中的Cr(VI)具有很好的吸附降解效果，并且能够快速地从水体中分离出来，不会造成二次污染，具有广泛的应用前景。

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