[發明專利]一種纖維狀苦蕎殼生物炭及土壤修復固定化菌劑制備方法

有效

• 申請號: 202110296672.1
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113046344B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 任宏洋;鄧源鵬;魏紫靜;龔星明;侯迪雅;孫雷濤;王兵
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院;西南石油大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;B09C1/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 房云

本發明公開了一種纖維狀苦蕎殼生物炭及土壤修復固定化菌劑制備方法。以苦蕎殼為原材料，通過酸化去除苦蕎殼內半纖維素，并在焦磷酸溶液中煮沸軟化苦蕎殼材質，經研磨壓縮制成長條狀結構，后通過由三個異相轉動的齒輪組成的纖維化裝置將苦蕎殼制備成纖維狀且在表面具備細微纖維結構的凹槽。將煤粉灰?碳酸鈣?磷酸鎂以斑點狀不完全覆蓋在纖維狀苦蕎殼上，低氧碳化制得纖維狀苦蕎殼生物炭，并通過在菌液中震蕩培養和底層爆氣培養使微生物生長在生物炭的孔道內和表層纖維結構上，從而制得一種纖維狀固定化微生物菌劑。該方法加強了載體對土壤中水份的傳導，強化石油污染的生物修復。

技術領域

本發明屬于環境修復技術領域和微生物固定領域，具體涉及一種纖維狀苦蕎殼生物炭及土壤修復固定化菌劑制備方法。

背景技術

苦蕎為蕎麥屬蓼科植物，在中國四川、內蒙等地大量種植，據統計2010年全世界蕎麥的產量超過了151萬噸。而當前隨著苦蕎產業規模的擴大，苦蕎受到了廣泛利用。然而，苦蕎殼作為生產的廢棄物，僅少量被用來制作枕頭填充物，其價值卻并未得到完全利用。

在石油污染的治理領域，經常采用固定化強化微生物對于石油污染土壤的生物修復。大多農業廢棄物其具有較多的木質素、纖維素和半纖維素，在高溫碳化下可以形成具有很大比表面積和空隙的結構，被用來制作固定化微生物的載體，固定微生物對石油污染進行生物處理。固定化載體多種多樣，有谷糠、蘆葦秸、蘆葦地表根須、聚丙烯酰胺—海藻酸鈉、小麥麩皮、生物炭等等。CN101760455A將蘆葦地表根須為載體，將純化富集的石油降解菌噴灑在蘆葦根須上，達到固定化，并應用于強化自然濕地對石油污染水體的凈污能力；CN102433318A將一種石油降解菌固定在聚乙烯泡沫上，用于凈化被石油污染的水體；CN101768583A通過制備固定化菌劑，將不動桿菌負載到谷糠固定化載體中，保證微生物的生理活性和穩定性不受影響，同時為微生物提供好氧缺氧的微環境，既利于菌劑的生長又利于菌劑反硝化脫氮性能的發揮。CN109679871A以聚丙烯酰胺—海藻酸鈉為載體，建立包埋固定化微生物，創立出一種PAM-SA固定化微生物降解含油廢水的方法。CN111662897A將常見的小麥麩皮進行改性，用于微生物菌劑的載體，為微生物營造了豐富的微孔生長環境，采用該載體制成的菌劑中活菌數遠超執行標準。

載體的形狀特征對于石油污染土壤的生物修復有著重要的影響，前期的研究主要針對生物炭的比表面積、孔隙率等性質展開研究，一般認為比表面積和孔隙率越大，越越利于微生物的生長，有利于石油污染土壤的生物修復，而較少針對固定化菌劑的形狀與石油污染土壤的生物修復之間的關系展開研究，纖維狀外表生物炭具有對土壤中的水和污染物傳遞效率高、持水能力強，可改善土壤的特點。

本發明通過先酸化軟化、研磨、壓縮、經三角狀齒輪撕扯制備出纖維狀苦蕎殼、并通過噴灑隔熱材料實施生物炭表面不完全碳化的方式，制備出具備纖維狀結構的苦蕎殼生物炭，并通過在該生物炭內部和纖維狀外表兩步固定微生物，增強其附菌效果，強化石油污染土壤的生物修復，同時增強苦蕎殼作為微生物固定化載體在油氣田污染實際生物修復中的對水和污染物質的傳導性能，為農業廢棄物的資源化利用和石油污染的土壤修復提供一種新的解決辦法。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于石油類污染土壤生物修復的，具有明顯纖維狀表觀形狀的原材料以及對原材料實行表面部分碳化維持其纖維狀形態從而最終得到一種纖維狀苦蕎殼生物炭的制備方法，以解決當前生物炭表面光滑、在土壤中對水以及污染物傳導性不足的缺陷。通過酸化軟化、三角狀齒輪沿著載體內部纖維結構撕扯成纖維狀結構的原材料，形成有利于制備纖維狀生物炭的條件；而后通在纖維狀原材料均勻噴撒煤粉灰-碳酸鈣-碳酸鎂混合漿液，在表面形成不完全碳化維持生物炭的纖維狀表觀結構的同時，也在生物碳上負載了粉煤灰以期改善土壤性質，加強固定化微生物的代謝與繁殖。

本發明以苦蕎殼為原料，制備出一種纖維狀外表的生物炭載體，可以有效的提高對土壤中水和污染物的傳導作用，通過制備的微生物菌劑，有效降低石油類污染物的含量，實現石油類污染土壤的生物修復，為同時為農業廢棄物資源化利用提供一條新途徑，本發明的內容如下：