[发明专利]一种微生物改性粘土矿物材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及重金属钝化剂-微生物改性伊利石材料的制备方法，按国际专利分类表(CPI)划分属环保材料开发领域。

背景技术

土壤重金属污染已成为全球性环境问题，因其具有隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，对生态系统构成了潜在的威胁，并通过食物链向植物和动物迁移，人类处在食物链的顶端，成为最大的受害者，因此重金属污染土壤修复迫在眉睫。目前重金属污染土壤修复方法主要包括：客土法、土壤淋滤法、植物修复和重金属钝化方法。“客土法”需要投入较大的人力物力，修复成本较高，难以大范围推广：土壤淋洗会导致土壤结构破坏和土壤营养元素的损失，且土壤淋洗液容易造成土壤的二次污染；植物修复作为一种经济易行、环境友好型的一种重金属污染土壤修复技术，但是修复时间较长，特别适合闲置重金属矿区污染土壤修复。对于轻、中度重金属污染的土壤，在不影响农业生产的条件下主要采用重金属钝化方法来抑制镉的活性。重金属钝化修复是向土壤中添加钝化剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低重金属污染物的生物有效性和可迁移性。粘土矿物对环境不会带来二次污染，因此粘土矿物作为土壤钝化剂备受人们青睐，但是天然的粘土矿物对重金属离子钝化效果差，而且很容易脱附。采用化学方法对粘土矿物改性的报道较多，但是化学改性粘土会造成土壤的二次污染。迄今为止，尚无微生物改性粘土矿物做为土壤重金属钝化剂的技术。

发明内容

本发明针对已知技术存在的问题，提供一种微生物改性粘土矿物制备土壤重金属钝化剂的方法，保证此微生物改性粘土矿物无二次污染，对土壤中重金属钝化效果保持长期稳定。

微生物改性粘土矿物材料的制备方法

微生物改性粘土矿物的制备方法和特征如下：

重金属钝化剂-微生物改性粘土矿物材料的制备方法，其特征为在含粘土矿物的微生物培养基中接种微生物菌粉，摇床培养5-10天，培养结束后在马福炉第一次煅烧，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧至干，研磨，过筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性粘土矿物可提高原土对重金属的吸附能力，且微生物改性粘土矿物对土壤重金属钝化效果具有长期稳定性。

蔗糖5-60份，Na₂HPO₄·12H₂O为1-10份，MgSO₄·7H₂O为0.1-1份，粘土矿物5-150份，H₂O为1000份。121℃灭菌，按1‰-50‰接种比例接种微生物菌粉，置25-30℃、140-180rpm恒温摇床中培养5-7d，利用微生物与粘土矿物的相互作用对粘土矿物进行改性。微生物改性矿物制备过程中的特征如下：

①微生物种类为：胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌菌粉(三种菌粉购置于河南天义生物科技有限公司)。

②粘土矿物种类为：钾长石、伊利石、云母、蛭石和绿泥石。

③第一次煅烧的温度为250℃-600℃，第二次煅烧温度为100℃-250℃。

④微生物改性粘土矿物可钝化土壤中重金属的种类包括：镉、铅、铁、铜和铬。

本发明与现有技术相比，其特点如下：

①微生物改性粘土矿物可以置换粘土矿物层间的一些元素，增大粘土矿物的层间距，提高粘土矿物对重金属的吸附能力。

②微生物改性粘土矿物可以把重金属禁锢于粘土矿物层间，保证对重金属钝化的稳定性。

③微生物改性粘土矿物过程中没有添加任何有毒有害物质，且经过煅烧后不会产生生物污染，因此微生物改性材料不会带来二次污染。

附图说明

图1为胶质芽孢杆菌改性伊利石材料。

图2为胶质芽孢杆菌改性云母材料。

具体实施方式

实施例1

胶质芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基(伊利石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％的胶质芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性伊利石。胶质芽孢杆菌改性伊利石和未改性伊利石对镉(0.2g微生物改性伊利石处理50mL镉和铅溶液(20mg/L))的去除率见表1。

表1不同类型伊利石对铅和镉的去除率

实施例2