[发明专利]一种对镉砷复合污染修复的铁锰氧化物-生物质炭-微生物联合吸附材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种对镉砷复合污染修复的铁锰氧化物‑生物质炭‑微生物联合吸附材料的制备方法，属于重金属污染修复领域。制备方法包括以下步骤：(a)将山核桃蒲粉处理后得到生物质炭固体粉末；(b)制备固体粉末铁锰氧化物材料；(c)将生物质炭固体粉末与菌悬液混合成A液，将铁锰氧化物材料和包埋剂混合成B液，将B液与A液混合，得到材料原液；(d)将材料原液加到氯化钙‑硼酸溶液中硬化，得到铁锰氧化物‑生物质炭‑微生物联合吸附材料。本发明利用铁锰氧化物、生物质炭和微生物的联合将环境中的重金属污染物有效的提取、固定，同时生物质炭的降解、微生物生命活动在一定程度上改善了生态环境，此种材料修复速度快，对环境友好。

技术领域

本发明涉及一种对镉砷复合污染修复的铁锰氧化物-生物质炭-微生物联合吸附材料及其制备方法，属于重金属污染修复领域。

背景技术

重金属污染物来源广泛，自然环境条件下难降解、难挥发，危害极大。其通过食物链最终在人体内积聚，对健康产生的不利影响。在污染环境的诸多重金属中，镉在生物体内的蓄积性及毒性较强，镉摄入有强致癌性；而砷慢性毒性会引发膀胱癌、皮肤癌等。镉、砷不仅普遍存在工矿区周边农用土壤，严重危害农产品及人类健康，而且作为典型阴阳离子复合污染问题，它们化学行为相反，难以通过简单的调理或单一的材料进行有效修复。

当前，吸附法由于成本低、操作简单、可原位修复且去除效果好，已成为有效实用的去除镉、砷方法。将农林废弃物及其改性产品作为处理废水的吸附剂，已经引起了环境领域的广泛关注。其中，生物质炭通常是一种由植物秸秆、动物残体或粪便等生物质在无氧/限氧条件下热解(＜700℃)制得的多孔富碳固型材料。近年来，大量研究成果表明生物质炭表面官能团结构丰富，比表面积大，不仅可以承载细菌，而且对吸附环境中有机/无机污染物有极大的优势；铁猛氧化物(FMBO)通过其羟基(-OH)基团结构与砷酸根、压砷酸根离子结合，常常作为土壤中砷的氧化解毒和吸附的有效材料；而细菌代尔夫特菌(Delftia sp)作为一种高耐镉微生物，具有很大吸附镉潜力。

因此，制备一种高效、稳定、环境友好的联合吸附材料成为环保工作者的迫切任务。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种对镉砷复合污染修复的铁锰氧化物-生物质炭-微生物联合吸附材料及其制备方法，以微生物固定化技术为基，利用筛选得到的耐Cd(Ⅱ)细菌代尔夫特菌(Delftia sp)，与铁猛氧化物材料(FMBO)、山核桃蒲生物质炭联合制备得到吸附材料，该材料制作成本低，能有效吸附除去重金属镉砷，能克服现有钝化吸附材料对镉砷复合污染修复能力差的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种对镉砷复合污染修复的一种对镉砷复合污染修复的铁锰氧化物-生物质炭-微生物联合吸附材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(a)将烘干山核桃蒲粉碎后置于马弗炉内450-500±5℃下热解2h，待马弗炉温度降至室温后取出黑色残渣，磨粉、过100目筛得到山核桃生物炭，贮存在干燥设备中备用；

(b)将可溶性淀粉、硫酸亚铁和硫酸锰与去离子水均匀混合，并向混合液中加入高锰酸钾，调节pH值至1.0-3.0，均匀搅拌1h后静置沉淀24h，最后用抽滤装置进行固液分离并干燥24h，充分研磨后过100目筛，所得固体即Fe/Mn比为1.00-2.00的铁锰氧化物材料(FMBO)；

(c)将耐Cd(Ⅱ)细菌纯培养16-24h，随后将培养基于4000-5000r/min离心5-10min取纯菌，与0.85±0.05％的生理盐水制备浓度为40g/L菌悬液；

(d)将质量比为2:1的聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)与生理盐水混合，加热溶解后，得到PVA-SA包埋剂；