[發明專利]一種鉻污染修復試劑的應用

有效

• 申請號: 202210468159.0
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114682624B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 楊衛春;李琦;楊志輝;張曉明;曹愷婷;熊子璇;禹林;廖騏;司夢瑩
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

本發明公開了一種鐵基復合材料耦合六價鉻還原微生物鉻污染修復試劑及其制備方法和應用，包括：待六價鉻還原微生物進入快速生長期，加入鐵基復合材料，制備鐵基復合材料耦合六價鉻還原微生物的生物制劑，以強化六價鉻的生物還原。其中，所述鐵基復合材料包括黃鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、磁鐵礦、FeS₂/Fe⁰中的一種或幾種。本發明采用的鐵基復合材料來源廣、價格低廉或尾礦中大量存在，利用其載體、電子供體或電子穿梭體作用，協同強化實現六價鉻的生物還原，操作簡單，成本低，可實現鉻污染土壤特別是強堿性高鉻含量污染土壤快速高效解毒。

技術領域

本發明涉及一種鐵基復合材料耦合六價鉻還原微生物鉻污染修復試劑及其制備方法和應用，屬于土壤生態修復技術領域。

背景技術

由于其較低的處理成本和廣泛的適用性，化學還原法是目前最常用的Cr(VI)污染土壤修復方法，然而，這種方法大面積應用仍然面臨挑戰：（1）修復時間相對較長（通常大于15天）；（2）Cr(VI)不完全還原，殘留Cr(VI)含量可高達60?mg/kg，仍需進一步修復；（3）大量鐵基、硫基還原藥劑的投加導致修復成本高，且對土壤功能破壞大，易造成二次污染。特別是對于強堿性高鉻含量污染土壤，較高的土壤pH（10以上）和高含量鉻（3000-10000?mg/kg）不僅對環境和公眾健康構成高風險，而且使修復工作面臨很大困難。

目前，針對化學還原法修復Cr(VI)污染土壤時間長的問題，采用機械球磨、微波、超聲波等外場輔助方法對還原性材料修復Cr(VI)污染土壤是一種有效手段，可以縮短修復時間，提高修復效率，但實際應用時工程難度較大；此外，考慮到還原性物質對土壤性質、功能和微生物群落的影響，以及修復后土壤的長期穩定性，微生物修復是一種不錯的選擇，綠色環保，但仍存在微生物響應慢，耐鉻能力有限等問題，因此，基于化學還原材料和微生物的協同作用，開發化學還原法耦合微生物的Cr(VI)修復制劑和高效解毒方法至關重要。

發明內容

為了彌補和解決現有的化學還原法、微生物修復法等鉻污染土壤修復技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于高效修復六價鉻污染土壤的鐵基復合材料耦合六價鉻還原微生物的生物制劑及其制備方法和應用。該制劑原料來源廣、價格低廉、易于制備，即使對強堿高六價鉻污染土壤（pH＞10，Cr(VI)含量＞3000?mg/kg），Cr(VI)的去除率仍高達99%以上，且修復時間短，特別適合六價鉻污染土壤的修復；此外，針對中低含量鉻污染土壤或地下水，本發明還可以借助鐵基復合材料與六價鉻還原微生物耦合后微生物菌劑的遷移性和穩定性，實現六價鉻污染土壤或地下水的原位修復。

本發明通過鐵基復合材料與六價鉻還原微生物耦合，一方面，利用鐵基復合材料充當微生物載體，促進微生物生長，使得微生物不易流失，提高微生物修復的穩定性和效率；另一方面，鐵基復合材料中含活性Fe(II)等大量電子供體，基于六價鉻還原微生物的電子穿梭作用，可實現強堿高鉻等復雜條件下鈍化亞鐵等基團激活，再次實現六價鉻高效還原。此外，鐵基復合材料中Fe元素的引入有利于改善六價鉻還原產物的結構，提高還原產物的穩定性。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種鐵基復合材料耦合六價鉻還原微生物鉻污染修復試劑，包括鐵基復合材料和六價鉻還原微生物菌液；所述鐵基復合材料包括黃鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、磁鐵礦、FeS₂/Fe⁰中的一種或幾種；所述六價鉻還原微生物為 PannonibacterphragmitetusBB（保藏編號為CGMCC?No.?3052）。

所述的修復試劑中，所述的鐵基復合材料和六價鉻還原微生物菌液的比例為0.5~80?g/L，六價鉻還原微生物菌液中活性菌細胞密度為10⁶~10¹⁰個/ml。

所述的修復試劑中，所述鐵基復合材料粒徑為75~850?μm；優選粒徑范圍50-200?μm。