米根霉—Fe₃O₄復合材料制備及其對Cu²⁺吸附實驗

沈壽國 聞高志 鄭陽陽

摘 要：該文比較了5種真菌孢子對Fe3+的吸附情況，發現米根霉對Fe3+吸附效果最好。通過測定米根霉對Fe3+的吸附曲線，確定米根霉吸附Fe3+的量，利用共沉淀法將米根霉吸附的Fe3+與添加Fe2+復合在一起制備出米根霉—Fe3O4復合材料；用米根霉—Fe3O4復合材料處理CuSO4溶液，藍色變淺，結果表明復合粒子對Cu2+的有吸附效果。

關鍵詞：Fe3O4；磁性；共沉淀法

中圖分類號 TB333 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）22-0015-02

四氧化三鐵屬立方晶系，反尖晶石結構，在磁記錄材料、磁流體的基本材料、特殊催化劑原料、藥物靶向引導等方面顯示出許多特殊的功能，在生物技術領域和醫學領域亦有著很好的應用前景。真菌種類極多，分布范圍極其廣泛，真菌生物技術在多種廢水處理中的研究與應用近年來受到關注，如真菌絮凝劑用于吸附重金屬離子、與生化污泥處理含油廢水上清液的脫色。本文利用真菌對重金屬離子吸附性和磁性材料合成便于回收的復合材料。

1 材料與方法

1.1 真菌孢子的制備 稱取削皮土豆200g，切成片狀加入1L水，煮沸30min，紗布過濾取清液，再加入20g葡萄糖和20g瓊脂，煮化定容至1 000mL，分裝試管中，于121℃滅菌20min，冷卻制成斜面。分別接種青霉菌、米根霉、黑曲霉、木霉菌、黃曲霉，30℃培養5d后，長出了這5種真菌孢子；拍照記錄。

1.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的觀察 取5種真菌孢子的試管斜面，在斜面中加入蒸餾水斜面清洗孢子，過濾到小三角瓶，通過血球計數法，檢測孢子濃度，通過適當稀釋，孢子濃度最終調成1×107個/mL，加入100mg/mL Fe（NO3）3靜置觀察，不同真菌孢子對Fe3+的吸附效果，并拍照記錄。

1.3 米根霉吸附Fe3+時間曲線 準確稱取1.406 0g分析純硫酸亞鐵銨[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]，加入50.0mL1mol/L HCl，完全溶解后，加去離子水定容至250mL，所配溶液為0.01mol/L Fe2+的標準溶液。分別移取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于6只50mL容量瓶中，依次分別加入5.0mL HAc～NaAc緩沖液、2.5mL鹽酸羥胺、5.0mL鄰菲羅啉溶液，用蒸餾水定容50mL。于510nm測定，繪制標準曲線為Fe2+標準曲線繪制，取不同時間米根霉-Fe3+混合液離心去除孢子后，取上清1mL加入Fe2+測定體系，根據標準曲線求出吸附Fe3+的量。

1.4 共沉淀法制備米根霉—Fe3O4復合材料制備 取吸附Fe3+的米根霉孢子加入按照nFe3+∶nFe2+=2∶1加入Fe2+和少許尿素120℃加熱30min，冷卻后用磁鐵進行吸引實驗，拍照記錄。

1.5 米根霉—Fe3O4復合材料對Cu2+的吸附 稱取0.71～0.85gCuSO4·5H2O的溶于，用蒸餾水溶解，加入烘干米根霉—Fe3O4復合材料0.1g觀察記錄。稱取0.850g CuSO4·5H2O，溶于蒸餾水定容到100.00mL為Cu2+的標準溶液，分別移取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL Cu2+標準液于50mL容量瓶中，依次分別加10mL1mol/L的NH3·H2O稀釋定容至50mL，于460nm測定，繪制標準曲線。取米根霉—Fe3O4吸附Cu2+后的待測液2mL加入測定體系，測定吸光度，根據標準曲線求出Cu2+吸附量。

2 結果與分析

2.1 真菌孢子的生長情況 產孢子的多少影響的后續孢子吸附Fe3+的實驗，選取好的產孢子菌很重要，從圖1可以看出，木霉產孢子效果最差，米根霉和黑曲霉均能很好的產孢子。木霉菌不適宜作為復合材料的制備。

2.2 不同真菌孢子吸附Fe3+的效果 孢子吸附Fe3+的能力直接影響到復合材料的制備，從圖2可以看出，木霉和青霉孢子吸附Fe3+的效果較差，米根霉孢子吸附Fe3+效果最好，因而選取米根霉孢子來制備Fe3O4復合材料，

米根霉、黑曲霉、木霉菌、黃曲霉）

2.3 米根霉對Fe3+吸附的隨時間變化情況曲線 由圖3可知，米根霉吸附的Fe3+隨著時間越來越多，溶液中Fe3+濃度越來越小，到10h幾乎飽和，溶液中Fe3+吸附，因而選擇10h來制備復合物。

2.4 化學共沉淀法制備米根霉—Fe3O4復合材料 根據8OH-+Fe2++2Fe3+=Fe3O4+4H2OFe3+∶Fe2+=2∶1，文中根據米根霉吸附量再添加相應Fe2+的量，以尿素加熱分解產生氨提供堿性環境，制備出還有米根霉孢子的Fe3O4，從圖4可以看出，經過磁鐵吸引后溶液清澈，表明孢子和Fe3O4一塊運動，間接證明米根霉-Fe3O4復合物制備成功。但上清依然有淺黃，說明部分吸附的Fe3+又解吸附到溶液，要想取得更好的結果，必須加大Fe2+的量。

2.5 對Cu2+的吸附作用 復合材料表面吸附基團是否還有剩余，對其重金屬處理的應用有很大影響。由圖5可看出，加入根霉—Fe3O4復合材料的CuSO4溶液（右）變得無色，而未加復合物的原溶液仍然是藍色，表明制備的復合材料對Cu2+有吸附作用。圖6結果表明，Cu2+吸附曲線形狀和Fe3+類似，表明米根霉表面還存在吸附基團保持和重金屬的結合能力。

3 結論

（1）通過實驗比較了5種真菌對選出了Fe3+吸附效果，篩選出米根霉作為制備Fe3O4的一株比較好的生物材料。

（2）利用共沉淀方法制備了米根霉—Fe3O4復合材料，本方法采取溫度為120℃在化學領域屬于低溫操作，使用滅菌鍋可以大量制備；而水熱法通常需190℃，此外需要耐高壓設備，本文方法相比要節能。

（3）在米根霉-Fe3O4材料中，米根霉表面還存在吸附基團保持和重金屬的結合能力。

（4）微生物發酵孢子常作為丟棄物置于環境中污染環境，本文利用其吸附金屬離子特性制備了具有吸附和磁性分離雙重功能復合物，在工業上有一定應用價值。

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（責編：張宏民）