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一种生物碳杂化微囊材料及其制备方法和应用


技术摘要:
本发明属于环境污染物生物处理技术领域,公开了一种生物碳杂化微囊材料及其制备方法和应用,包括如下步骤:(1)将鞘脂单胞菌(Sphingomonas)GY2B在细菌培养液中培养得到菌液;所述菌株于2006年2月24日在中国典型培养物保藏中心保藏,编号为CCTCC M 206019;(2)用海藻酸钠  全部
背景技术:
多环芳烃是环境中普遍存在的一类有机污染物,它通常是指一类含有两个或两个 以上苯环,以线状、角状或簇状排列的稠环型化合物,具有生物积累性和环境持久性,并且 有致癌、致畸、致突变(三致)作用,对自然界生物安全和人类健康构成巨大威胁。 环境中多环芳烃绝大多数积累于土壤中,可以通过农作物以生物链的形式传递, 将其积累于人体内,造成人体的损伤。多环芳烃农田污染土壤修复,尤其是强化长期污染土 壤的修复显得十分重要和迫切。 利用微生物处理法解决环境中的多环芳烃污染问题已被广泛接受,其优点在于效 果好、费用低、二次污染少等,是一类低耗高效和环境安全的生物修复技术。然而,游离微生 物在实际修复中因土著菌的恶性竞争或环境条件改变等因素,往往难以适应实际修复环 境,无法达到理想的修复效果,因此,研制出具有高效的多环芳烃高效降解的修复材料已经 成为目前污染环境治理和修复研究的热点问题之一。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种生物碳杂化微囊材料及其制备方法,以及在废水生物 处理和污染土壤修复中的应用。 本发明的技术方案如下: 一种生物碳杂化微囊材料的制备方法,包括如下步骤: (1)将鞘脂单胞菌(Sphingomonas)GY2B在细菌培养液中培养得到菌液;所述菌株 于2006年2月24日在中国典型培养物保藏中心保藏,编号为CCTCC  M206019; (2)用海藻酸钠和壳聚糖通过层层自组装将上述菌液及生物碳包埋于微囊中,制 得生物碳杂化微囊材料。 优选地,步骤(2)所述包埋的步骤为: ①将CaCl2溶液、生物碳及壳聚糖加入到菌液中,在磁力搅拌下迅速加入Na2CO3溶 液,搅拌均匀后,静置,即制得壳聚糖掺杂的碳酸钙胶体粒子; ②将所得粒子用水洗涤,再将海藻酸钠溶液加入其中,使其在壳聚糖表面进一步 沉积;如此重复2-3次,即将上述菌液包埋于生物碳杂化微囊中,去除微囊中的CaCO3模板, 制得石墨烯杂化微囊材料。 优选地,步骤②所述去除微囊中的CaCO3模板是用EDTA溶液去除。 优选地,步骤①所述CaCl2和Na2CO3溶液浓度为0.33mol/L;静置时间为20~30min。 优选地,步骤(2)所述壳聚糖和海藻酸钠的浓度均为0.1-2g/L;所述生物碳的包埋 量为微囊材料质量的3-10%,菌液的包埋量为1010CFU/g微囊材料。 3 CN 111575269 A 说 明 书 2/6 页 优选地,所述细菌培养液为营养肉汁培养基,成分及用量:牛肉膏3g/L,蛋白胨 10g/L,NaC1  5g/L,琼脂20g/L,调整pΗ7.0-7.2。 上述方法制备的生物碳杂化微囊材料在降解水中或土壤中多环芳烃的应用。 优选地,所述多环芳烃为菲。 优选地,所述生物碳杂化微囊材料的添加量为2.0±1.0g/400g土。 优选地,所述细菌的初始接种量≥107CFU/g土。 与现有技术相比,本发明具有如下优点: (1)本发明杂化微囊材料对对多环芳烃污染具有超强去除能力,在室温(20±5℃) 下,25天内可将菜园土壤中所含的高浓度(100mg/kg)多环芳烃菲去除82%以上。 (2)由本发明的杂化微囊材料由降解多种PAHs的安全菌株组成。适合南方水稻土、 菜菌株园土、红壤等土壤类型,具有修复多环芳烃污染土壤的显著效果。 本发明鞘脂单胞菌(Sphingomonas)GY2B于2006年2月24日在中国典型培养物保藏 中心保藏,编号为CCTCC  M  206019,该菌株已在中国专利CN104651346B中公开,属于现有技 术。 附图说明 图1游离菌及BC改性LBL微囊SEM图:空白微囊(a:×3000;b:×10000);含BC及GY2B 的LBL微囊(c:×20000)。 图2游离菌及BC改性LBL微囊的TEM图:(a)游离菌GY2B(×8900);(b)含BC及GY2B的 LBL微囊(×12500)。 图3BC改性LBL微囊的红外光谱(FT-IR)图。 图4不同添加量的生物碳对水中菲的去除率变化图(a)吸附曲线图;(b)吸附动力 学拟合图。 图5BC改性LBL微囊菌剂对水中初始浓度30mg  L-1菲的降解图(FB:游离菌;LBL:微 囊固定化菌;BC-LBL:BC杂化改性微囊固定化菌)。 图6不同pH值对本发明改性微囊材料降解菲的影响图。菲初始浓度=30mg/L。(FB: 游离菌;LBL:未改性微囊固定化菌;BC-LBL:BC杂化改性微囊固定化菌)。 图7不同温度对本发明改性微囊材料降解菲的影响图。菲初始浓度=30mg/L。处 理:FB:游离菌;LBL:微囊固定化菌;BC-LBL:BC杂化改性微囊固定化菌。 图8本发明BC杂化微囊材料对菲污染土壤修复过程中,土壤中菲去除率变化图。菲 初始浓度=100mg/kg。(FB:游离菌;LBL:微囊固定化菌;BC-LBL:BC杂化改性微囊固定化 菌)。 图9菲污染土壤的修复过程中土壤微生物门水平的菌群分布及变化情况:游离菌 (FB);LBL微囊固定化处理(LBL);BC杂化改性LBL微囊菌剂处理样品(BC-LBL)。菲初始浓度 =100mg/kg。
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