[发明专利]一种用于吸附降解海面油污的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于吸附降解海面油污的复合材料及其制备方法，该方法的步骤为：制备一种废弃毛发生物炭，并将其添加至凝胶材料中，之后将石油降解菌包埋其中，并使其混合；随后借助于针管滴加至交联剂中进行交联固定，从而得到吸附降解海面油污的复合材料。本发明首次在将毛发生物炭复合材料应用在海面油污处理上，所制备的复合材料的机械强度高、传质性能好，且固定化的菌株活性高，且能够漂浮于水面对油污进行吸附降解，7天降解率高达89.23％，成本较低，无二次污染，是一种安全、有效的油污降解材料。

技术领域

本发明涉及处理海洋溢油的生物技术领域，特别是涉及一种用于吸附降解海面油污的复合材料及其制备方法。

背景技术

海洋不仅给提供了我们所需的一半以上的氧气，还吸收了25％的CO₂，同时也带动了世界经济的发展。海洋对污染物有着强大的净化能力，但是这种净化能力超过其上限后，就会造成严重的污染问题。

在科技、经济快速发展的今天，随着海上石油运输的蓬勃发展，石油已成为各国重要的战略资源，石油泄漏对海洋环境造成了严重危害。据不完全统计，全球每年大约油200～1000万吨石油通过各种途径倾入海洋，大量的油污染破坏海洋环境、打破生态平衡、阻碍经济发展、威胁人类健康。

目前清除海洋溢油主要是物理法(围油栏、撇油器等)、化学法(溢油分散剂、溢油凝固剂等)、生物法(投加石油降解微生物、施加生物表面活性剂等)，因为物理法和化学法存在无法消除薄层油膜、产生二次污染的缺陷，对海洋溢油治理是治标不治本，因此油污的最终归宿只能是通过微生物降解消除，但是游离态菌株在自然环境中降解速度慢、易流失、生存能力差，因此需要借助外在载体对其进行固定，保证其降解效率。

目前，正在进行关于此方面的研究，如公开号CN103923903A“一种固定化微生物溢油修复剂的制备方法”，以海藻酸钠-氯化钙-花生壳基生物炭作为包埋固定化材料对微生物进行固定用于处理海洋溢油，花生壳基生物炭的加入提高了制备材料的机械强度和传质性能；公开号CN107937388A“一种固定化酶溢油降解剂”以聚乙二醇-海藻酸钠-高粱秸秆生物炭在混合交联剂的作用下对降解酶进行交联固定，制得降解剂的机械强度、传质性较高，成球性较好；公开号CN107815449A“一种固定化酶溢油降解剂的制备方法”将芝麻秸秆生物炭代替高粱秸秆生物炭，降解剂的机械强度、稳定性较高。以上均是采用传统的木质纤维来制备生物炭，因为受其成分的影响，吸附率不会太高。

废弃毛发是我们生活中常见的一种物质，其主要成分是角蛋白，约占整个废弃毛发的97％左右，其他组成包括微量元素、水分和其他物质。蛋白质的构成主要是有C、H、O、N四种元素，平均含50％的C、7％的H、23％的O、16％N，对处理后的废弃毛发进行元素含量分析，结果见表1。

表l废弃毛发元素质量分数分析

可见废弃毛发是一种碳量很高的物质，而制备高性能生物炭的原料首要要求就是含碳量高，这就使得废弃毛发有了制备生物炭的可能。以废弃毛发为原料制备的生物炭材料具有丰富的含氮功能基团，而含氮功能基团可以提升炭材料的吸附能力。

发明内容

为了解决传统石油降解菌吸附效率低的问题，本发明提供了一种用于吸附降解海面油污的复合材料及其制备方法，可应用于水面油污的原位处理。本发明的制备方法得到的复合材料密度小于水，能够分散并漂浮于水面，并与水面的油污充分接触、降解石油，且在水环境中会逐渐被降解，不会对环境产生二次污染。

一种用于吸附降解海面油污的复合材料及制备方法，本发明的特征在于，包括以下步骤：

(1)将废弃毛发进行预处理后，将其进行改性、炭化处理得到生物炭备用；

(2)选取聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)作为主要的凝胶材料，将两者充分溶解混合；