[發(fā)明專(zhuān)利]一種緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011505859.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112642090A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅開(kāi)彬;龍美樵;候普?qǐng)?/a>;田莉;查威;白貴琪;周艾莉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A62D3/02
• 分類(lèi)號(hào): A62D3/02;A62D101/43
• 代理公司: 成都蓉信三星專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

本發(fā)明公開(kāi)了一種緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料及其制備方法，復(fù)合材料由1～10%的復(fù)合菌劑、1～10%的交聯(lián)劑和80～98%的載體材料組成。制備時(shí)首先篩選高效固化/穩(wěn)定化重金屬菌劑，其次以交聯(lián)劑凝膠為支架負(fù)載微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，然后以多孔材料為基質(zhì)掛生物膜，將功能型微生物緩釋材料和營(yíng)養(yǎng)緩釋型材料混合即得。本發(fā)明的材料能夠有效固化/穩(wěn)定化選冶渣中重金屬，且效果持久，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重金屬的微生物復(fù)合材料，屬于選冶渣重金屬污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

礦產(chǎn)資源是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。隨著礦業(yè)開(kāi)發(fā)力度的加大，產(chǎn)生了大量固體廢棄 物，如廢石、尾礦和冶煉渣等。僅2018年，尾礦產(chǎn)生量為8.8億噸，治煉廢渣產(chǎn)生量為3.7 億噸，爐渣產(chǎn)生量為3.1億噸，選冶渣重金屬含量較高，通過(guò)大氣傳輸、地表徑流和地下水 遷移擴(kuò)散，導(dǎo)致礦區(qū)及其周邊土壤重金屬污染等系列環(huán)境問(wèn)題。重金屬破壞環(huán)境微生物和植 物群落結(jié)構(gòu)，或進(jìn)入食物鏈引發(fā)食品安全、危及人類(lèi)健康，因此，礦山重金屬污染問(wèn)題亟待 解決。

根據(jù)重金屬和固化材料相互作用機(jī)理，重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)大致分為物理修復(fù)、化 學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類(lèi)。物理修復(fù)采取翻土、換土和客土等三種方法，具有快速、徹底、 穩(wěn)定的特點(diǎn)，但工程量較大、投資大。化學(xué)修復(fù)包括固化/穩(wěn)定化、淋洗、電化學(xué)方法、浮 選法等，存在成本高、易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。生物修復(fù)是利用某些特定動(dòng)物、植物以及微 生物，較快地吸附轉(zhuǎn)移或降解土壤中污染物，達(dá)到凈化土壤或者安全利用的目的，具有高效、 綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

美國(guó)超級(jí)基金最新公布的修復(fù)原則為綠色修復(fù)、原位修復(fù)和高效修復(fù)，代表著未來(lái)場(chǎng)地 修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。微生物原位修復(fù)采用向污染土壤或選冶渣噴灑菌劑，并提供營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)。若停止供給菌劑和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，細(xì)菌持續(xù)繁殖能力弱，體系細(xì)菌濃 度降低，重金屬阻滯能力減弱或喪失。因此亟需一種緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料及其制備方法，為長(zhǎng)效 高效修復(fù)重金屬污染的選冶渣或土壤提供技術(shù)服務(wù)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料，其特征在于，它的組分及各重量百分含量 為：

A、復(fù)合菌劑1～10％、

B、交聯(lián)劑1～10％、

C、載體材料80～98％。

所述的復(fù)合菌劑由硫酸鹽還原菌、枯草芽孢桿菌、靈芝真菌、酵母菌和嗜酸性氧化亞鐵 菌等中的一種或幾種細(xì)菌混合組成，擴(kuò)大培養(yǎng)后的菌體等量混合；所述的交聯(lián)劑為殼聚糖、 聚乙烯醇、聚氨酯、海藻酸鹽、明膠；所述的載體材料為硅藻土、沸石、蒙脫石、生物炭。

一種權(quán)利要求1所述的緩釋長(zhǎng)效滯固重金屬的微生物復(fù)合材料的制備方法，依次包括如 下步驟：

A、營(yíng)養(yǎng)緩釋型材料制備：以水玻璃、聚乙烯醇、聚氨酯、海藻酸鹽和明膠等中的一種 或幾種為交聯(lián)劑，將交聯(lián)劑溶于高濃度微生物培養(yǎng)基溶液，培養(yǎng)基組分相對(duì)含量不變，各組 分濃度為正常值的2～30倍，噴灑CaCl2水溶液、稀硫酸、稀醋酸等中的一種或多種，-4～-8℃冷凍形成凝膠，最后經(jīng)過(guò)-85～-40℃冷凍干燥(優(yōu)選48～144h，更優(yōu)選72～96h) 形成多孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)剪切破碎獲得多孔負(fù)載高濃度營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的凝膠顆粒(粒度小于5.0mm)，即獲得營(yíng)養(yǎng)緩釋型材料；

B、負(fù)載功能型微生物緩釋材料制備：以硅藻土、沸石、蒙脫石和生物炭等中的一種或 幾種為載體材料，破碎至粒度小于2mm，利用填料塔式細(xì)菌氧化法等，將微生物培養(yǎng)溶液反復(fù)噴灑到載體材料表面，溫度范圍為20～35℃，待載體材料表面形成完整生物膜后，利用蒸餾水清洗載體表面未牢固吸附的菌體，重復(fù)洗滌3～6次，然后在25～35℃風(fēng)干，即 得負(fù)載功能型微生物緩釋材料；