[发明专利]一种用于地下水原位强化生物脱卤的聚氨酯复合载体自发电功能材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于地下水原位强化生物脱卤的聚氨酯复合载体自发电功能材料的制备方法及应用，属于地下水污染修复领域。本发明解决现有地下水污染修复方法中厌氧还原脱卤反应速率慢、难以利用氢气以外的物质作为电子供体、额外投加复杂有机碳源易造成地下水二次污染和安全隐患的问题。本申请首先将自发电功能材料负载到聚氨酯，然后将聚氨酯复合载体自发电功能材料负载脱卤呼吸菌，将负载脱卤呼吸菌的聚氨酯复合载体自发电功能材料作为生物反应格栅填料用于卤代有机物污染地下水的原位生物修复。本发明提供的聚氨酯复合载体自发电功能材料可以为脱卤呼吸菌提供电子供体，同时刺激细胞代谢并提高微生物活性，生物载体强度高且无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种用于地下水原位强化生物脱卤的聚氨酯复合载体自发电功能材料的制备方法及应用，属于地下水污染修复领域。

背景技术

地下水作为一种重要的淡水资源，在人类生存发展进程中起到不可或缺的作用。卤代有机物因其在生活及工农产业中的广泛应用及不规范处置而对地下水造成了严重的污染，对公众健康的危害不容小觑。地下水污染修复方法主要分为原位修复法和异位修复法。其中原位修复法对水的扰动较小、不易扩散污染且具有较好的持久性，因此在地下水修复工程中应用广泛。地下水原位生物脱卤技术是模拟水体自净过程，微生物在缺氧环境下通过呼吸作用发生还原脱卤反应，实现卤代有机物的脱卤脱毒。

但是上述厌氧还原脱卤反应的脱卤呼吸菌难以利用氢气以外的物质作为电子供体，故在实验及工程中通常在体系中加入有机碳源，并通过其发酵产氢提供微生物脱卤所需的电子供体。但在地下水原位生物修复过程中，复杂有机碳源的投加易造成地下水二次污染和安全隐患，因此，提供一种能够规模化应用于地下水原位强化生物脱卤的自发电功能性材料在为还原脱卤菌提供电子供体的同时，降低复杂有机碳源投加带来的二次污染风险，来强化地下水生物修复过程。

发明内容

本发明为了解决现有厌氧还原脱卤反应的脱卤呼吸菌难以利用氢气以外的物质作为电子供体，加入的有机碳源易造成地下水二次污染和安全隐患的问题，提供一种用于地下水原位强化生物脱卤的聚氨酯复合载体自发电功能材料的制备方法及应用，该功能材料适用于规模化的地下水原位强化生物脱卤，实现地下水中卤代有机物污染的强化和可持续性修复。

本发明的技术方案：

一种聚氨酯复合载体自发电功能材料，包括以下质量配比的原料：聚氨酯海绵填料5 份，自发产电材料50份和水性聚氨酯45份。

进一步限定，自发产电材料为电气石粉或铁炭复合材料。

更进一步限定，铁炭复合材料成分配比为：质量百分比为77％的80～100目铁粉，质量百分比为16％的100～200目生物炭粉，质量百分比为7％的100目镍粉。

上述聚氨酯复合载体自发电功能材料的制备方法，该方法具体操作过程如下：

首先，将正方体的聚氨酯海绵填料、自发产电材料和水性聚氨酯加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，并通过挤压的方式除去多余的粘合剂，获得复合材料；

然后，将上述获得的复合材料在80℃的温度条件下烘干，获得聚氨酯复合载体自发电功能材料。

进一步不限定，正方体的聚氨酯海绵填料的边长为10～20mm。

上述聚氨酯复合载体自发电功能材料负载脱卤呼吸菌的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将无菌初始培养液置于厌氧发酵罐中，加入终浓度为200μmol/L的目标卤代有机物，然后接种脱卤呼吸菌，在30℃恒温条件下培养，培养48～72h，得到絮体状的脱卤呼吸菌悬浊液；目标卤代有机物除TCP外，还可以为任何其他卤代有机物，相应采用针对具体卤代有机物为目标污染物驯化的复合菌群或分离的单一菌种即可，例如目标卤代有机物可以是四溴双酚A，相应负载的微生物为具有四溴双酚A还原脱卤功能的复合功能菌群或单离菌。