[發明專利]一種用于地下水原位強化生物脫鹵的聚氨酯復合載體自發電功能材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010172275.9
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111362396A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 李智靈;顧思文;林小秋;王愛杰;陳帆;孫凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/28;C02F3/34;C02F101/36;C02F103/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種用于地下水原位強化生物脫鹵的聚氨酯復合載體自發電功能材料的制備方法及應用，屬于地下水污染修復領域。本發明解決現有地下水污染修復方法中厭氧還原脫鹵反應速率慢、難以利用氫氣以外的物質作為電子供體、額外投加復雜有機碳源易造成地下水二次污染和安全隱患的問題。本申請首先將自發電功能材料負載到聚氨酯，然后將聚氨酯復合載體自發電功能材料負載脫鹵呼吸菌，將負載脫鹵呼吸菌的聚氨酯復合載體自發電功能材料作為生物反應格柵填料用于鹵代有機物污染地下水的原位生物修復。本發明提供的聚氨酯復合載體自發電功能材料可以為脫鹵呼吸菌提供電子供體，同時刺激細胞代謝并提高微生物活性，生物載體強度高且無二次污染。

技術領域

本發明涉及一種用于地下水原位強化生物脫鹵的聚氨酯復合載體自發電功能材料的制備方法及應用，屬于地下水污染修復領域。

背景技術

地下水作為一種重要的淡水資源，在人類生存發展進程中起到不可或缺的作用。鹵代有機物因其在生活及工農產業中的廣泛應用及不規范處置而對地下水造成了嚴重的污染，對公眾健康的危害不容小覷。地下水污染修復方法主要分為原位修復法和異位修復法。其中原位修復法對水的擾動較小、不易擴散污染且具有較好的持久性，因此在地下水修復工程中應用廣泛。地下水原位生物脫鹵技術是模擬水體自凈過程，微生物在缺氧環境下通過呼吸作用發生還原脫鹵反應，實現鹵代有機物的脫鹵脫毒。

但是上述厭氧還原脫鹵反應的脫鹵呼吸菌難以利用氫氣以外的物質作為電子供體，故在實驗及工程中通常在體系中加入有機碳源，并通過其發酵產氫提供微生物脫鹵所需的電子供體。但在地下水原位生物修復過程中，復雜有機碳源的投加易造成地下水二次污染和安全隱患，因此，提供一種能夠規模化應用于地下水原位強化生物脫鹵的自發電功能性材料在為還原脫鹵菌提供電子供體的同時，降低復雜有機碳源投加帶來的二次污染風險，來強化地下水生物修復過程。

發明內容

本發明為了解決現有厭氧還原脫鹵反應的脫鹵呼吸菌難以利用氫氣以外的物質作為電子供體，加入的有機碳源易造成地下水二次污染和安全隱患的問題，提供一種用于地下水原位強化生物脫鹵的聚氨酯復合載體自發電功能材料的制備方法及應用，該功能材料適用于規模化的地下水原位強化生物脫鹵，實現地下水中鹵代有機物污染的強化和可持續性修復。

本發明的技術方案：

一種聚氨酯復合載體自發電功能材料，包括以下質量配比的原料：聚氨酯海綿填料5 份，自發產電材料50份和水性聚氨酯45份。

進一步限定，自發產電材料為電氣石粉或鐵炭復合材料。

更進一步限定，鐵炭復合材料成分配比為：質量百分比為77％的80～100目鐵粉，質量百分比為16％的100～200目生物炭粉，質量百分比為7％的100目鎳粉。

上述聚氨酯復合載體自發電功能材料的制備方法，該方法具體操作過程如下：

首先，將正方體的聚氨酯海綿填料、自發產電材料和水性聚氨酯加入到攪拌罐中攪拌混合均勻，并通過擠壓的方式除去多余的粘合劑，獲得復合材料；

然后，將上述獲得的復合材料在80℃的溫度條件下烘干，獲得聚氨酯復合載體自發電功能材料。

進一步不限定，正方體的聚氨酯海綿填料的邊長為10～20mm。

上述聚氨酯復合載體自發電功能材料負載脫鹵呼吸菌的方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、將無菌初始培養液置于厭氧發酵罐中，加入終濃度為200μmol/L的目標鹵代有機物，然后接種脫鹵呼吸菌，在30℃恒溫條件下培養，培養48～72h，得到絮體狀的脫鹵呼吸菌懸濁液；目標鹵代有機物除TCP外，還可以為任何其他鹵代有機物，相應采用針對具體鹵代有機物為目標污染物馴化的復合菌群或分離的單一菌種即可，例如目標鹵代有機物可以是四溴雙酚A，相應負載的微生物為具有四溴雙酚A還原脫鹵功能的復合功能菌群或單離菌。