[發明專利]一種微生物改性粘土礦物材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410385166.X
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105710117A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 郝建朝;連賓;劉惠芬;石利軍;佘崇梅
• 申請（專利權）人: 天津農學院
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08;B01J20/30;B01J20/12;C09K17/00;C09K101/00
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技術領域

本發明涉及重金屬鈍化劑-微生物改性伊利石材料的制備方法，按國際專利分類表(CPI)劃分屬環保材料開發領域。

背景技術

土壤重金屬污染已成為全球性環境問題，因其具有隱蔽性、不可逆性和長期性的特點，對生態系統構成了潛在的威脅，并通過食物鏈向植物和動物遷移，人類處在食物鏈的頂端，成為最大的受害者，因此重金屬污染土壤修復迫在眉睫。目前重金屬污染土壤修復方法主要包括：客土法、土壤淋濾法、植物修復和重金屬鈍化方法。“客土法”需要投入較大的人力物力，修復成本較高，難以大范圍推廣：土壤淋洗會導致土壤結構破壞和土壤營養元素的損失，且土壤淋洗液容易造成土壤的二次污染；植物修復作為一種經濟易行、環境友好型的一種重金屬污染土壤修復技術，但是修復時間較長，特別適合閑置重金屬礦區污染土壤修復。對于輕、中度重金屬污染的土壤，在不影響農業生產的條件下主要采用重金屬鈍化方法來抑制鎘的活性。重金屬鈍化修復是向土壤中添加鈍化劑，通過吸附、沉淀、絡合、離子交換和氧化還原等一系列反應，降低重金屬污染物的生物有效性和可遷移性。粘土礦物對環境不會帶來二次污染，因此粘土礦物作為土壤鈍化劑備受人們青睞，但是天然的粘土礦物對重金屬離子鈍化效果差，而且很容易脫附。采用化學方法對粘土礦物改性的報道較多，但是化學改性粘土會造成土壤的二次污染。迄今為止，尚無微生物改性粘土礦物做為土壤重金屬鈍化劑的技術。

發明內容

本發明針對已知技術存在的問題，提供一種微生物改性粘土礦物制備土壤重金屬鈍化劑的方法，保證此微生物改性粘土礦物無二次污染，對土壤中重金屬鈍化效果保持長期穩定。

微生物改性粘土礦物材料的制備方法

微生物改性粘土礦物的制備方法和特征如下：

重金屬鈍化劑-微生物改性粘土礦物材料的制備方法，其特征為在含粘土礦物的微生物培養基中接種微生物菌粉，搖床培養5-10天，培養結束后在馬福爐第一次煅燒，煅燒后加入雙氧水，進行第二次煅燒至干，研磨，過篩制得微生物改性粘土礦物。微生物改性粘土礦物可提高原土對重金屬的吸附能力，且微生物改性粘土礦物對土壤重金屬鈍化效果具有長期穩定性。

蔗糖5-60份，Na₂HPO₄·12H₂O為1-10份，MgSO₄·7H₂O為0.1-1份，粘土礦物5-150份，H₂O為1000份。121℃滅菌，按1‰-50‰接種比例接種微生物菌粉，置25-30℃、140-180rpm恒溫搖床中培養5-7d，利用微生物與粘土礦物的相互作用對粘土礦物進行改性。微生物改性礦物制備過程中的特征如下：

①微生物種類為：膠質芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和多粘類芽孢桿菌菌粉(三種菌粉購置于河南天義生物科技有限公司)。

②粘土礦物種類為：鉀長石、伊利石、云母、蛭石和綠泥石。

③第一次煅燒的溫度為250℃-600℃，第二次煅燒溫度為100℃-250℃。

④微生物改性粘土礦物可鈍化土壤中重金屬的種類包括：鎘、鉛、鐵、銅和鉻。

本發明與現有技術相比，其特點如下：

①微生物改性粘土礦物可以置換粘土礦物層間的一些元素，增大粘土礦物的層間距，提高粘土礦物對重金屬的吸附能力。

②微生物改性粘土礦物可以把重金屬禁錮于粘土礦物層間，保證對重金屬鈍化的穩定性。

③微生物改性粘土礦物過程中沒有添加任何有毒有害物質，且經過煅燒后不會產生生物污染，因此微生物改性材料不會帶來二次污染。

附圖說明

圖1為膠質芽孢桿菌改性伊利石材料。

圖2為膠質芽孢桿菌改性云母材料。

具體實施方式

實施例1

膠質芽孢桿菌改性伊利石制備方法：配制含伊利石的培養基(伊利石100g，蔗糖20g，12水磷酸氫二鈉4g，7水硫酸鎂0.2g，蒸餾水1L)，向該培養基中接種1％的膠質芽孢桿菌菌粉，搖床培養7天(30℃，160rpm)，培養結束后在馬福爐第一次煅燒(400℃)2小時，煅燒后加入雙氧水，進行第二次煅燒(200℃)至干，研磨，過120目篩制得膠質芽孢桿菌改性伊利石。膠質芽孢桿菌改性伊利石和未改性伊利石對鎘(0.2g微生物改性伊利石處理50mL鎘和鉛溶液(20mg/L))的去除率見表1。

表1不同類型伊利石對鉛和鎘的去除率

實施例2