[发明专利]一种用于酸性条件下固持铅离子的矿物生物改性方法以及改性矿物材料和应用

说明书

本发明公开了一种用于酸性条件下固持铅离子的矿物生物改性方法以及改性矿物材料和应用，该矿物生物改性方法将黑曲霉孢子悬液接种到含有矿物原料的液体培养基中，培养后，分离得到改性矿物材料。本发明是一种利用生物改性矿物并制备改性矿物材料的方法，本发明能够利用天然硅酸盐矿物作为原料，采用真菌、矿物相互作用的方式制备出吸附效果好、稳定性高的吸附材料。本发明改性方法中原料获取简单，成本低廉，无有毒物质添加，其生物改性过程经济环保、操作简便、成本低、适用范围广，得到的改性矿物材料稳定性好，存储、使用方便，对铅污染修复具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于涉及重金属铅的修复材料，具体涉及一种用于酸性条件下固持铅离子的矿物生物改性方法以及改性矿物材料和应用。

背景技术

随着日益增长的社会需求，人们不得不消耗更多的自然资源，这往往伴随更多的重金属废物的扩散，造成大面积的重金属污染。铅污染是一种较常见的重金属污染，具有污染面积广、危害性长等特点，已引起全社会的广泛关注，即使低浓度的铅也能造成人体多种疾病的发生，例如，心血管疾病和肺部疾病等。一般可以通过适当方法降低重金属的生物可利用性和在水体中的迁移能力来修复治理土壤或水体中的重金属污染，如多孔固态物质吸附水体重金属铅。

吸附法是利用多孔固态物质吸附水体重金属的一种方法，其吸附工艺简单易于操作，具有实用性，因此在废水处理方面得到广泛应用。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、活性污泥、矿物材料等。硅酸盐矿物在地表广泛存在，其中蒙脱石、海泡石、凹凸棒石等已经被广泛应用到重金属修复中。然而天然的硅酸盐矿物存在吸附容量低，特别是在酸性环境中吸附效率低、稳定性差等问题。目前，利用微生物尤其是真菌改性矿物制备的改性矿物材料，应用于对重金属铅的吸附尚鲜有报道，值得进一步研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于酸性条件下固持铅离子的矿物生物改性方法，本发明是一种利用生物改性矿物并制备改性矿物材料的方法，本发明能够利用天然硅酸盐矿物作为原料，采用真菌、矿物相互作用的方式制备出吸附效果好、稳定性高的吸附材料。

本发明还提供一种具有高效铅固持能力的改性矿物材料及其应用。本发明改性制备得到操作简单、安全无污染的改性矿物材料，可用于酸性条件下固持铅离子。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种用于酸性条件下固持铅离子的矿物生物改性方法，包括如下步骤：将黑曲霉孢子悬液接种到含有矿物原料的液体培养基中培养，待真菌生长及其与矿物相互作用后，分离得到改性矿物材料。

其中，所述矿物原料为已粉碎的蛇纹石或硅灰石粉末。作为优选，蛇纹石采自中国江苏省连云港市；硅灰石采自中国吉林省四平市。也可以采用其他地区的蛇纹石或硅灰石。

作为优选，所述矿物原料的颗粒的大小为100目到200目；即保留过100目筛，不能过200目筛的原料作为材料。

其中，所述液体培养基为察氏培养基或马铃薯葡萄糖培养基。

作为优选，所述黑曲霉孢子悬液的接种量为：每100mL培养基中添加1-2mL孢子悬液，孢子悬液中孢子的浓度为0.5-1.5×10⁸cfu/mL左右。

进一步地，所述黑曲霉孢子悬液为培养3d后产生，其接种量为：每100mL培养基中添加1mL孢子悬液，孢子悬液中孢子的浓度约为1×10⁸cfu/mL。

所述用于改性矿物的微生物为：黑曲霉(Aspergillus niger，菌种保藏号：3.3928，见中国普通微生物菌种保藏管理中心CGMCC)。也可以采用其他经过验证的野生型黑曲霉菌株。

其中，所述培养的温度为28-30℃，培养时间为6d以上。

作为优选，培养的温度为28℃，培养时间为6d，待黑曲霉与矿物充分反应，收集真菌和矿物的固体复合物，干燥后研磨至100目以下得到改性矿物材料。