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摘 要：该文比较了5种真菌孢子对Fe3+的吸附情况，发现米根霉对Fe3+吸附效果最好。通过测定米根霉对Fe3+的吸附曲线，确定米根霉吸附Fe3+的量，利用共沉淀法将米根霉吸附的Fe3+与添加Fe2+复合在一起制备出米根霉—Fe3O4复合材料；用米根霉—Fe3O4复合材料处理CuSO4溶液，蓝色变浅，结果表明复合粒子对Cu2+的有吸附效果。
关键词：Fe3O4；磁性；共沉淀法
中图分类号 TB333 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）22-0015-02
四氧化三铁属立方晶系，反尖晶石结构，在磁记录材料、磁流体的基本材料、特殊催化剂原料、药物靶向引导等方面显示出许多特殊的功能，在生物技术领域和医学领域亦有着很好的应用前景。真菌种类极多，分布范围极其广泛，真菌生物技术在多种废水处理中的研究与应用近年来受到关注，如真菌絮凝剂用于吸附重金属离子、与生化污泥处理含油废水上清液的脱色。本文利用真菌对重金属离子吸附性和磁性材料合成便于回收的复合材料。
1 材料与方法
1.1 真菌孢子的制备 称取削皮土豆200g，切成片状加入1L水，煮沸30min，纱布过滤取清液，再加入20g葡萄糖和20g琼脂，煮化定容至1 000mL，分装试管中，于121℃灭菌20min，冷却制成斜面。分别接种青霉菌、米根霉、黑曲霉、木霉菌、黄曲霉，30℃培养5d后，长出了这5种真菌孢子；拍照记录。
1.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的观察 取5种真菌孢子的试管斜面，在斜面中加入蒸馏水斜面清洗孢子，过滤到小三角瓶，通过血球计数法，检测孢子浓度，通过适当稀释，孢子浓度最终调成1×107个/mL，加入100mg/mL Fe（NO3）3静置观察，不同真菌孢子对Fe3+的吸附效果，并拍照记录。
1.3 米根霉吸附Fe3+时间曲线 准确称取1.406 0g分析纯硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]，加入50.0mL1mol/L HCl，完全溶解后，加去离子水定容至250mL，所配溶液为0.01mol/L Fe2+的标准溶液。分别移取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于6只50mL容量瓶中，依次分别加入5.0mL HAc～NaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、5.0mL邻菲罗啉溶液，用蒸馏水定容50mL。于510nm测定，绘制标准曲线为Fe2+标准曲线绘制，取不同时间米根霉-Fe3+混合液离心去除孢子后，取上清1mL加入Fe2+测定体系，根据标准曲线求出吸附Fe3+的量。
1.4 共沉淀法制备米根霉—Fe3O4复合材料制备 取吸附Fe3+的米根霉孢子加入按照nFe3+∶nFe2+=2∶1加入Fe2+和少许尿素120℃加热30min，冷却后用磁铁进行吸引实验，拍照记录。
1.5 米根霉—Fe3O4复合材料对Cu2+的吸附 称取0.71～0.85gCuSO4·5H2O的溶于，用蒸馏水溶解，加入烘干米根霉—Fe3O4复合材料0.1g观察记录。称取0.850g CuSO4·5H2O，溶于蒸馏水定容到100.00mL为Cu2+的标准溶液，分别移取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL Cu2+标准液于50mL容量瓶中，依次分别加10mL1mol/L的NH3·H2O稀释定容至50mL，于460nm测定，绘制标准曲线。取米根霉—Fe3O4吸附Cu2+后的待测液2mL加入测定体系，测定吸光度，根据标准曲线求出Cu2+吸附量。
2 结果与分析
2.1 真菌孢子的生长情况 产孢子的多少影响的后续孢子吸附Fe3+的实验，选取好的产孢子菌很重要，从图1可以看出，木霉产孢子效果最差，米根霉和黑曲霉均能很好的产孢子。木霉菌不适宜作为复合材料的制备。
2.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的效果 孢子吸附Fe3+的能力直接影响到复合材料的制备，从图2可以看出，木霉和青霉孢子吸附Fe3+的效果较差，米根霉孢子吸附Fe3+效果最好，因而选取米根霉孢子来制备Fe3O4复合材料，
米根霉、黑曲霉、木霉菌、黄曲霉）
2.3 米根霉对Fe3+吸附的随时间变化情况曲线 由图3可知，米根霉吸附的Fe3+随着时间越来越多，溶液中Fe3+浓度越来越小，到10h几乎饱和，溶液中Fe3+吸附，因而选择10h来制备复合物。
2.4 化学共沉淀法制备米根霉—Fe3O4复合材料 根据8OH-+Fe2++2Fe3+=Fe3O4+4H2OFe3+∶Fe2+=2∶1，文中根据米根霉吸附量再添加相应Fe2+的量，以尿素加热分解产生氨提供碱性环境，制备出还有米根霉孢子的Fe3O4，从图4可以看出，经过磁铁吸引后溶液清澈，表明孢子和Fe3O4一块运动，间接证明米根霉-Fe3O4复合物制备成功。但上清依然有浅黄，说明部分吸附的Fe3+又解吸附到溶液，要想取得更好的结果，必须加大Fe2+的量。
2.5 对Cu2+的吸附作用 复合材料表面吸附基团是否还有剩余，对其重金属处理的应用有很大影响。由图5可看出，加入根霉—Fe3O4复合材料的CuSO4溶液（右）变得無色，而未加复合物的原溶液仍然是蓝色，表明制备的复合材料对Cu2+有吸附作用。图6结果表明，Cu2+吸附曲线形状和Fe3+类似，表明米根霉表面还存在吸附基团保持和重金属的结合能力。
3 结论
（1）通过实验比较了5种真菌对选出了Fe3+吸附效果，筛选出米根霉作为制备Fe3O4的一株比较好的生物材料。
（2）利用共沉淀方法制备了米根霉—Fe3O4复合材料，本方法采取温度为120℃在化学领域属于低温操作，使用灭菌锅可以大量制备；而水热法通常需190℃，此外需要耐高压设备，本文方法相比要节能。
（3）在米根霉-Fe3O4材料中，米根霉表面还存在吸附基团保持和重金属的结合能力。
（4）微生物发酵孢子常作为丢弃物置于环境中污染环境，本文利用其吸附金属离子特性制备了具有吸附和磁性分离双重功能复合物，在工业上有一定应用价值。
参考文献
[1]胡大为，王燕民.合成四氧化三铁纳米粒子形貌的调控机理和方法[J].硅酸盐学报，2008，36（10）：1487-1493.
[2]陈敏，甘一如.重金属的吸附[J].化学工业与工程，1999，16（1）：19-25.
[3]刘恒，王建龙，文湘华，啤酒酵母吸附重金属离子铅的研究[J].环境科学研究，2002，15（2）：26-29.
[4]张友清.用血球计数板测定核多角体病毒数量的误差分析[J].微生物学通报，1982，9（3）：142.
[5]王爱荣，谷永庆，王少冷.微量铁的分光光度测定概述[J].广东微量元素科学2005，12（9）：102.
[6]李发伸，王涛，王颖.H2O2氧化法制备Fe3O4纳米颗粒及与共沉淀法制备该样品的比较[J].物理学报，2005，54（7）：3100-3105.
[7]耿明鑫，刘福田.热法制备Fe3O4磁性纳米粒子[J].济南大学学报：自然科学版，2009，23（2）：142-143.
（责编：张宏民）
关键词：Fe3O4；磁性；共沉淀法
中图分类号 TB333 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）22-0015-02
四氧化三铁属立方晶系，反尖晶石结构，在磁记录材料、磁流体的基本材料、特殊催化剂原料、药物靶向引导等方面显示出许多特殊的功能，在生物技术领域和医学领域亦有着很好的应用前景。真菌种类极多，分布范围极其广泛，真菌生物技术在多种废水处理中的研究与应用近年来受到关注，如真菌絮凝剂用于吸附重金属离子、与生化污泥处理含油废水上清液的脱色。本文利用真菌对重金属离子吸附性和磁性材料合成便于回收的复合材料。
1 材料与方法
1.1 真菌孢子的制备 称取削皮土豆200g，切成片状加入1L水，煮沸30min，纱布过滤取清液，再加入20g葡萄糖和20g琼脂，煮化定容至1 000mL，分装试管中，于121℃灭菌20min，冷却制成斜面。分别接种青霉菌、米根霉、黑曲霉、木霉菌、黄曲霉，30℃培养5d后，长出了这5种真菌孢子；拍照记录。
1.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的观察 取5种真菌孢子的试管斜面，在斜面中加入蒸馏水斜面清洗孢子，过滤到小三角瓶，通过血球计数法，检测孢子浓度，通过适当稀释，孢子浓度最终调成1×107个/mL，加入100mg/mL Fe（NO3）3静置观察，不同真菌孢子对Fe3+的吸附效果，并拍照记录。
1.3 米根霉吸附Fe3+时间曲线 准确称取1.406 0g分析纯硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]，加入50.0mL1mol/L HCl，完全溶解后，加去离子水定容至250mL，所配溶液为0.01mol/L Fe2+的标准溶液。分别移取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于6只50mL容量瓶中，依次分别加入5.0mL HAc～NaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、5.0mL邻菲罗啉溶液，用蒸馏水定容50mL。于510nm测定，绘制标准曲线为Fe2+标准曲线绘制，取不同时间米根霉-Fe3+混合液离心去除孢子后，取上清1mL加入Fe2+测定体系，根据标准曲线求出吸附Fe3+的量。
1.4 共沉淀法制备米根霉—Fe3O4复合材料制备 取吸附Fe3+的米根霉孢子加入按照nFe3+∶nFe2+=2∶1加入Fe2+和少许尿素120℃加热30min，冷却后用磁铁进行吸引实验，拍照记录。
1.5 米根霉—Fe3O4复合材料对Cu2+的吸附 称取0.71～0.85gCuSO4·5H2O的溶于，用蒸馏水溶解，加入烘干米根霉—Fe3O4复合材料0.1g观察记录。称取0.850g CuSO4·5H2O，溶于蒸馏水定容到100.00mL为Cu2+的标准溶液，分别移取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL Cu2+标准液于50mL容量瓶中，依次分别加10mL1mol/L的NH3·H2O稀释定容至50mL，于460nm测定，绘制标准曲线。取米根霉—Fe3O4吸附Cu2+后的待测液2mL加入测定体系，测定吸光度，根据标准曲线求出Cu2+吸附量。
2 结果与分析
2.1 真菌孢子的生长情况 产孢子的多少影响的后续孢子吸附Fe3+的实验，选取好的产孢子菌很重要，从图1可以看出，木霉产孢子效果最差，米根霉和黑曲霉均能很好的产孢子。木霉菌不适宜作为复合材料的制备。
2.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的效果 孢子吸附Fe3+的能力直接影响到复合材料的制备，从图2可以看出，木霉和青霉孢子吸附Fe3+的效果较差，米根霉孢子吸附Fe3+效果最好，因而选取米根霉孢子来制备Fe3O4复合材料，
米根霉、黑曲霉、木霉菌、黄曲霉）
2.3 米根霉对Fe3+吸附的随时间变化情况曲线 由图3可知，米根霉吸附的Fe3+随着时间越来越多，溶液中Fe3+浓度越来越小，到10h几乎饱和，溶液中Fe3+吸附，因而选择10h来制备复合物。
2.4 化学共沉淀法制备米根霉—Fe3O4复合材料 根据8OH-+Fe2++2Fe3+=Fe3O4+4H2OFe3+∶Fe2+=2∶1，文中根据米根霉吸附量再添加相应Fe2+的量，以尿素加热分解产生氨提供碱性环境，制备出还有米根霉孢子的Fe3O4，从图4可以看出，经过磁铁吸引后溶液清澈，表明孢子和Fe3O4一块运动，间接证明米根霉-Fe3O4复合物制备成功。但上清依然有浅黄，说明部分吸附的Fe3+又解吸附到溶液，要想取得更好的结果，必须加大Fe2+的量。
2.5 对Cu2+的吸附作用 复合材料表面吸附基团是否还有剩余，对其重金属处理的应用有很大影响。由图5可看出，加入根霉—Fe3O4复合材料的CuSO4溶液（右）变得無色，而未加复合物的原溶液仍然是蓝色，表明制备的复合材料对Cu2+有吸附作用。图6结果表明，Cu2+吸附曲线形状和Fe3+类似，表明米根霉表面还存在吸附基团保持和重金属的结合能力。
3 结论
（1）通过实验比较了5种真菌对选出了Fe3+吸附效果，筛选出米根霉作为制备Fe3O4的一株比较好的生物材料。
（2）利用共沉淀方法制备了米根霉—Fe3O4复合材料，本方法采取温度为120℃在化学领域属于低温操作，使用灭菌锅可以大量制备；而水热法通常需190℃，此外需要耐高压设备，本文方法相比要节能。
（3）在米根霉-Fe3O4材料中，米根霉表面还存在吸附基团保持和重金属的结合能力。
（4）微生物发酵孢子常作为丢弃物置于环境中污染环境，本文利用其吸附金属离子特性制备了具有吸附和磁性分离双重功能复合物，在工业上有一定应用价值。
参考文献
[1]胡大为，王燕民.合成四氧化三铁纳米粒子形貌的调控机理和方法[J].硅酸盐学报，2008，36（10）：1487-1493.
[2]陈敏，甘一如.重金属的吸附[J].化学工业与工程，1999，16（1）：19-25.
[3]刘恒，王建龙，文湘华，啤酒酵母吸附重金属离子铅的研究[J].环境科学研究，2002，15（2）：26-29.
[4]张友清.用血球计数板测定核多角体病毒数量的误差分析[J].微生物学通报，1982，9（3）：142.
[5]王爱荣，谷永庆，王少冷.微量铁的分光光度测定概述[J].广东微量元素科学2005，12（9）：102.
[6]李发伸，王涛，王颖.H2O2氧化法制备Fe3O4纳米颗粒及与共沉淀法制备该样品的比较[J].物理学报，2005，54（7）：3100-3105.
[7]耿明鑫，刘福田.热法制备Fe3O4磁性纳米粒子[J].济南大学学报：自然科学版，2009，23（2）：142-143.
（责编：张宏民）