[發明專利]一種磁性生物微膠囊、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010134319.9
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111298730B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 詹其偉
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C12N11/14;C12N1/20;C12N3/00;C12R1/07
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種磁性生物微膠囊、制備方法及其應用，制備步驟為：(1)分別向氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液中加入有機模板，再分別加入磁性粒子，將氯化鈣溶液緩慢滴加至碳酸氫鈉溶液中，靜置、分離、洗滌、烘干獲得多孔碳酸鈣微膠囊；(2)配制微生物芽孢培養液；(3)制備包裹微生物芽孢的微膠囊；(4)將微膠囊孔洞進行封堵。將上述制備的微膠囊置于含重金屬離子的污水中，緩慢攪拌，并監測污水中重金屬離子濃度；結果表明，本發明磁性生物微膠囊可有效礦化游離態重金屬離子，形成穩定的礦物，阻止重金屬遷移，本發明公開的重金屬污染修復方法成本低、速度快、效果好，且無二次污染。

技術領域

本發明屬于材料學、微生物學和環境科學多領域交叉的科學技術，具體涉及一種磁性生物微膠囊、制備方法及其應用。

背景技術

隨著我國經濟的持續快速發展，生態環境中重金屬污染問題越來越嚴重。目前，重金屬污染的土地面積高達2000多萬公頃，占全國耕地面積的五分之一左右，每年因重金屬污染造成的直接經濟損失約數百億元。污染土壤中的重金屬遷移至糧食作物會引起嚴重的食物安全問題，比如擁有“米鄉”之稱的湖南省，重金屬超標的嚴重后果讓糧農們深受其害，嚴重威脅了人民生命財產安全。污染特別嚴重的還有一些經濟發達地區和工業發展較快地區。因此，重金屬污染治理已迫在眉睫。

針對重金屬污染修復，可通過改變重金屬狀態、富集分離以及人工淋洗等物理化學和植物方法來實現。改變重金屬狀態，使其鈍化，可降低其活性、阻止遷移，脫離食物鏈，降低毒性；利用超積累植物吸收土壤中的重金屬，可將重金屬從土壤中分離；采用工程技術將重金屬變為可溶態、游離態，再經過淋洗，然后收集淋洗液中的重金屬，從而達到回收重金屬和減少土壤中重金屬含量的目的。上述方法修復重金屬污染效果較好，但仍然存在諸多問題，物理化學方法成本高、工藝復雜、易產生二次污染，植物方法修復速度慢，均難以大規模的推廣應用。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能夠用于修復重金屬污染的磁性生物微膠囊，修復成本低、速度快、效果好，且無二次污染，本發明的另一個目的是提供一種上述磁性生物微膠囊的制備方法及應用。

技術方案：本發明所述的一種磁性生物微膠囊的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液，分別向氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液中加入有機模板，再分別加入磁性粒子，將氯化鈣溶液緩慢滴加至碳酸氫鈉溶液中，反應完全后靜置、分離、洗滌、烘干后即獲得多孔碳酸鈣微膠囊；

(2)將膠質芽孢桿菌接種至培養基中，恒溫振蕩培養24-48小時，向培養液中加入芽孢高效轉化劑，獲得微生物芽孢培養液；

(3)將碳酸鈣微膠囊裝填在玻璃管中，兩端封堵，通過蠕動泵將微生物芽孢培養液由下而上打入裝填碳酸鈣微膠囊的玻璃管，并不斷循環，待循環的微生物芽孢培養液濃度穩定后即停止，獲得包裹微生物芽孢的微膠囊；

(4)將包裹微生物芽孢的微膠囊浸泡在海藻酸鈉溶液中，靜置1-2小時，通過噴霧干燥實現微膠囊孔洞的封堵。封堵微膠囊孔洞的海藻酸鈉遇水膨脹溶解，實現微膠囊內微生物芽孢的釋放，通過微生物的酶促反應特性，礦化游離態重金屬離子為穩定礦物，阻止重金屬離子的遷移。

進一步的，所述氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液的濃度均為2mol/L，分別向氯化鈣溶液和碳酸氫鈉溶液中加入等質量的有機模板，再分別加入等質量的磁性粒子，反應溫度為15-50℃，靜置1-2小時后采用離心分離、乙醇溶液洗滌沉積物，烘干后即獲得多孔碳酸鈣微膠囊。

進一步的，所述有機模板為聚苯乙烯磺酸鈉，所述磁性粒子為銣鐵硼，所述的碳酸鈣微膠囊為50-100μm球狀多孔結構。

進一步的，所述聚苯乙烯磺酸鈉的添加量為5-10g/L，所述銣鐵硼的添加量為1-10g/L。