[發明專利]一種用于酸性條件下固持鉛離子的礦物生物改性方法以及改性礦物材料和應用

有效

• 申請號: 202010050202.2
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111154810B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 連賓;余誠峰;劉海龍
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C12N1/14;B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C12R1/685;C02F101/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孫斌

本發明公開了一種用于酸性條件下固持鉛離子的礦物生物改性方法以及改性礦物材料和應用，該礦物生物改性方法將黑曲霉孢子懸液接種到含有礦物原料的液體培養基中，培養后，分離得到改性礦物材料。本發明是一種利用生物改性礦物并制備改性礦物材料的方法，本發明能夠利用天然硅酸鹽礦物作為原料，采用真菌、礦物相互作用的方式制備出吸附效果好、穩定性高的吸附材料。本發明改性方法中原料獲取簡單，成本低廉，無有毒物質添加，其生物改性過程經濟環保、操作簡便、成本低、適用范圍廣，得到的改性礦物材料穩定性好，存儲、使用方便，對鉛污染修復具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于涉及重金屬鉛的修復材料，具體涉及一種用于酸性條件下固持鉛離子的礦物生物改性方法以及改性礦物材料和應用。

背景技術

隨著日益增長的社會需求，人們不得不消耗更多的自然資源，這往往伴隨更多的重金屬廢物的擴散，造成大面積的重金屬污染。鉛污染是一種較常見的重金屬污染，具有污染面積廣、危害性長等特點，已引起全社會的廣泛關注，即使低濃度的鉛也能造成人體多種疾病的發生，例如，心血管疾病和肺部疾病等。一般可以通過適當方法降低重金屬的生物可利用性和在水體中的遷移能力來修復治理土壤或水體中的重金屬污染，如多孔固態物質吸附水體重金屬鉛。

吸附法是利用多孔固態物質吸附水體重金屬的一種方法，其吸附工藝簡單易于操作，具有實用性，因此在廢水處理方面得到廣泛應用。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、活性污泥、礦物材料等。硅酸鹽礦物在地表廣泛存在，其中蒙脫石、海泡石、凹凸棒石等已經被廣泛應用到重金屬修復中。然而天然的硅酸鹽礦物存在吸附容量低，特別是在酸性環境中吸附效率低、穩定性差等問題。目前，利用微生物尤其是真菌改性礦物制備的改性礦物材料，應用于對重金屬鉛的吸附尚鮮有報道，值得進一步研究。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于酸性條件下固持鉛離子的礦物生物改性方法，本發明是一種利用生物改性礦物并制備改性礦物材料的方法，本發明能夠利用天然硅酸鹽礦物作為原料，采用真菌、礦物相互作用的方式制備出吸附效果好、穩定性高的吸附材料。

本發明還提供一種具有高效鉛固持能力的改性礦物材料及其應用。本發明改性制備得到操作簡單、安全無污染的改性礦物材料，可用于酸性條件下固持鉛離子。

技術方案：為了實現上述目的，如本發明所述一種用于酸性條件下固持鉛離子的礦物生物改性方法，包括如下步驟：將黑曲霉孢子懸液接種到含有礦物原料的液體培養基中培養，待真菌生長及其與礦物相互作用后，分離得到改性礦物材料。

其中，所述礦物原料為已粉碎的蛇紋石或硅灰石粉末。作為優選，蛇紋石采自中國江蘇省連云港市；硅灰石采自中國吉林省四平市。也可以采用其他地區的蛇紋石或硅灰石。

作為優選，所述礦物原料的顆粒的大小為100目到200目；即保留過100目篩，不能過200目篩的原料作為材料。

其中，所述液體培養基為察氏培養基或馬鈴薯葡萄糖培養基。

作為優選，所述黑曲霉孢子懸液的接種量為：每100mL培養基中添加1-2mL孢子懸液，孢子懸液中孢子的濃度為0.5-1.5×10⁸cfu/mL左右。

進一步地，所述黑曲霉孢子懸液為培養3d后產生，其接種量為：每100mL培養基中添加1mL孢子懸液，孢子懸液中孢子的濃度約為1×10⁸cfu/mL。

所述用于改性礦物的微生物為：黑曲霉(Aspergillus?niger，菌種保藏號：3.3928，見中國普通微生物菌種保藏管理中心CGMCC)。也可以采用其他經過驗證的野生型黑曲霉菌株。

其中，所述培養的溫度為28-30℃，培養時間為6d以上。

作為優選，培養的溫度為28℃，培養時間為6d，待黑曲霉與礦物充分反應，收集真菌和礦物的固體復合物，干燥后研磨至100目以下得到改性礦物材料。