用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料及其制备方法技术

技术编号:18876909 阅读:20 留言:0更新日期:2018-09-08 04:29
本发明专利技术公开了一种用于治理残留地膜的微生物土壤修复材料及其制备方法,该材料以可降解的再生纤维为原材料制成的经编织物或非织造布为载体,利用微生物对环境污染物的降解作用,用可降解粘合剂使微生物以微胶囊的形式粘附在载体上。本发明专利技术是国内外土壤修复、治理污染行业首次提出,是一项具有创造性、新颖性、可工业化的新技术,能解决由于残留地膜在土壤中长期积累所造成的土壤恶化,作物生长不良,危害大田利用的可持续发展的问题,将提升我国治理土壤污染,改善生态环境的全球地位,对践行“绿色制造”具有重要的战略意义。

Microbial soil remediation material for harming residual plastic film and preparation method thereof

The invention discloses a microbial soil remediation material for remediation of residual mulching film and a preparation method thereof. The material takes a warp knitted fabric or a nonwoven fabric made of degradable regenerated fiber as raw material as a carrier, utilizes the degradation effect of microorganisms on environmental pollutants, and uses a degradable adhesive to make microorganisms in the form of microcapsules. It adheres to the carrier. The invention is firstly put forward by the soil remediation and pollution control industry at home and abroad, and is a new technology with creativity, novelty and industrialization. It can solve the problems of soil deterioration caused by long-term accumulation of residual plastic film in soil, poor growth of crops, and endangering sustainable development of field utilization, and will promote China. It is of great strategic significance to control soil pollution and improve the global status of the ecological environment for the practice of \green manufacturing\.

【技术实现步骤摘要】
用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料及其制备方法
本专利技术属于纺织
,具体涉及一种用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料及其制备方法。
技术介绍
20世纪中叶,随着塑料工业的发展,尤其是农用塑料薄膜的出现,一些工业发达国家利用塑料薄膜覆盖地面,进行蔬菜和其它作物的生产均获得良好效果。日本最早从1948年开始研究利用,1955年首先应用于草莓覆盖生产,并进行推广,1977年日本全国120万公顷的旱田作物(包括蔬菜),地面覆盖面积已超过20万公顷,占旱地作物栽培面积的16%。保护地内地面覆盖面积占93%。日本地面覆盖栽培多用在产值高、效益大的蔬菜及其它经济作物上。1961年法国开始在其本国的东南部试用薄膜栽培覆盖瓜类作物。意大利于1965年对蔬菜、草莓、咖啡及烟草等主要作物进行地面覆盖栽培。美国于60年代末开始用黑色薄膜覆盖栽培棉花。俄罗斯主要在低温干旱季节进行薄膜地面覆盖栽培,用以提高地温,减少土地蒸发。我国于70年代初期利用废旧薄膜进行小面积的平畦覆盖,种植蔬菜,棉花等作。1978年进行试验,1979年开始在华北、东北、西北及长江流域一些地区进行试验、示范、推广。地膜覆盖技术自20世纪70年代后期“不推而广”,大量应用至今已将近50年之久,由“白色革命”,意识到是“白色污染”长达20年,治理白色污染也已有20年的时间。专家学者提出,我国是一个土地和水利资源相对贫乏的国家,大部分农区的热量明显不足,借助塑料薄膜的保墒和蓄热性能,提高单位土地面积上的产出成为我国北方多数地区农作物生产的必然选择。作为覆膜栽培的高产出与残膜的负效应相比大得多,覆膜栽培模式在现阶段和今后一个时间仍不可替代。针对提高地膜的质量,提高可降解性,以减少地膜的破碎和残留的研究已经很多,各项措施正在得到落实、改进,农用地膜残留危害及防治研究,已引起人们的高度重视。但是,到目前为止,几乎没有看到对已存在于土壤中的残留地膜碎片治理的报道。
技术实现思路
本专利技术是以可自然降解,无污染再生纤维为原料制成的经编或非织造基布为载体,用可降解粘合剂,将含有微生物菌种的微胶囊粘合到载体上,植入含有残留地膜的土壤中,在好氧条件下,通过微生物的分解作用,将土壤中有机污染物,包括残留地膜彻底氧化,分解成二氧化碳、水、硫酸根、磷酸根、硝酸根等无机物,达到土壤修复的目的。本专利技术具体是通过以下方式实现的:该材料以可降解的再生纤维为原材料制成的经编织物或非织造布为载体,利用微生物对环境污染物的降解作用,用可降解粘合剂使微生物以微胶囊的形式粘附在载体上,制成可降解残留地膜专用修复材料。上述可降解的再生纤维为莱赛尔纤维、棉纤维或聚乳酸纤维。可降解的再生纤维的纤维线纤度为0.8-1.5dtex,长度为35-42mm。本专利技术将修复材料埋入土壤,使微生物以残留地膜为“营养”,达到残留地膜裂解。优选经编织物以可降解的莱赛尔(lyocell)纤维、聚乳酸纤维等为材料,经纺纱、编织织造而成;非织造布(织物)以棉纤维或可降解的莱赛尔(lyocell)纤维等为原材料,采用梳理、铺网非织造而成。本专利技术采用的基材均为可降解纤维,在土壤自然条件下能降解成CO2和H2O,不会产生环境污染。优选上述可降解粘合剂为壳聚糖。壳聚糖又称α-氨基葡萄糖,是由自然界中资源丰富的甲壳质经脱乙酰反应后得到的产品。上述微生物包括菌、生物酶、促生因子和营养成份。菌、生物酶、促生因子和营养成份的重量比例范围是100-150:100-150:50-75:50-75。所述的菌可以为乳酸乳球菌、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃布杆菌等,均可市售获得。所述的生物酶:能高效催化地膜碎片高分子材料大分子分解,协助微生物的代谢吸收。包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶等,如异淀粉酶、葡萄糖淀粉酶;所述的促生因子:为微生物提供能量,有利于微生物的繁殖生长。如B族维生素、吡哆醇、生物素等;所述的营养成份:为微生物提供能量,有利于微生物的繁殖生长。如碳源类氨基酸、纤维素、氮源类如铵态氮(NH4+)、纤维素。上述微胶囊就是将固体、液体或气体封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品,制备微胶囊的材料有壳聚糖、蛋白质、脂类等物质,微胶囊直径可为毫米级到微米级。本专利技术采用无毒、稳定、成膜性好、能降解、不对土壤产生二次污染的碳水化合物——淀粉为壁材制造微胶囊,装在微胶囊中的微生物菌等物质,利用微胶囊的缓释作用和保护作用,缓慢释放出来,和地膜碎片发生裂解反应,达到治理的目的。微胶囊直径采用10-30μm,壁厚度为10-20μm。微胶囊中的液体,内含菌、生物酶、促生因子和营养成份,PH值为7.0-7.5.上述微胶囊对人体、动植物、环境均无危害,能被生物降解,最高可耐受4%盐度,可有效抵抗化学毒性物质,包括氯化物、氰化物和重金属等。上述微生物土壤修复材料的制备方法包括以下步骤:1)把菌、生物酶、促生因子和营养成份按比例混合后得到混合物,将混合物放入水中,搅拌至溶解得到混合液,将混合液制成微胶囊;2)将微胶囊放在水中,混合均匀;3)微胶囊和水的混合物中放入可降解粘合剂;4)把上述含有混合物的可降解粘合剂倒入轧槽中,将经编织物或非织造布平幅在轧槽中浸渍、轧压,使基材上均匀粘结上微胶囊。优选步骤1)中混合物和水的重量体积比例范围为100-120g/l。优选步骤2)中微胶囊和水的重量体积比范围为20-25g/l。优选步骤3)中混合物和可降解粘合剂的重量体积比范围为2-5g/l。与现有技术比较本专利技术的有益效果:本专利技术是国内外土壤修复、治理污染行业首次提出,是一项具有创造性、新颖性、可工业化的新技术,能解决由于残留地膜在土壤中长期积累所造成的土壤恶化,作物生长不良,危害大田利用的可持续发展的问题,将提升我国治理土壤污染,改善生态环境的全球地位,对践行“绿色制造”具有重要的战略意义。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术进行进一步解释说明。实施例11、把枯草芽孢杆菌、异淀粉酶、维生素B1(硫氨素)、铵态氮(NH4+)按1:1:0.5:0.5的重量比例混合后得到混合物,将混合物放入水中,混合物和水的重量体积比例为100g/l,搅拌至溶解形成芯材,以浓度为50%的淀粉糊状水溶液为壁材,制成微胶囊;2、将微胶囊放在水中,微胶囊和水的重量体积比为20g/l;3、微胶囊和水的混合物中放入壳聚糖作为粘合剂,混合物和粘合剂的重量比例为每L粘合剂加入2-5g壳聚糖,充分搅拌;4、把上述含有混合物和粘合剂的溶液倒入轧槽中,将经编基材平幅在轧槽中浸渍、轧压,使基材上均匀粘结上微胶囊。其中,经编基材为经平组织针织物,纱线为莱赛尔(lyocell)纤维,纤维线密度为1dtex*38mm,基材克重为30g/㎡。将该材料埋入有残留地膜碎片的土壤里,通常冬季两个月修复材料可完全分解,夏季一个月修复材料可完全分解,粘附在修复材料上的微胶囊进入土壤,逐步和残留地膜碎片发生裂解反应,最终生成CO2和H2O,残膜降解90天达20%以上,180天达50%以上,360天达80%以上。上述微生物的获取方法,具体步骤如下:(1)细菌在种子培养基中生长,通过检测后,第一代的接种体被转移到经无菌处理的生物发酵器中进行至少12小时的生长,所述细菌生长温度为7.2℃~65.5℃。(2)质量检测确认本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于治理残留地膜的微生物土壤修复材料,其特征在于该材料以可降解的再生纤维为原材料制成的经编织物或非织造布为载体,利用微生物对环境污染物的降解作用,用可降解粘合剂使微生物以微胶囊的形式粘附在载体上,制成可降解残留地膜专用修复材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于治理残留地膜的微生物土壤修复材料,其特征在于该材料以可降解的再生纤维为原材料制成的经编织物或非织造布为载体,利用微生物对环境污染物的降解作用,用可降解粘合剂使微生物以微胶囊的形式粘附在载体上,制成可降解残留地膜专用修复材料。2.根据权利要求1所述的用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料,其特征在于:所述的可降解的再生纤维为莱赛尔纤维、棉纤维或聚乳酸纤维。3.根据权利要求2所述的用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料,其特征在于:可降解的再生纤维的纤维线纤度为0.8-1.5dtex,长度为35-42mm。4.根据权利要求1所述的用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料,其特征在于:可降解粘合剂为壳聚糖。5.根据权利要求1所述的用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料,其特征在于:所述的微生物为菌、生物酶、促生因子和营养成份,所述的菌、生物酶、促生因子和营养成份的重量比例范围是100-150:100-150:50-75:50-75。6.根据权利要求1所述的用于治理残留地膜危害的微生物土壤修复材料,其特征在于:所述的菌为乳酸乳球菌、植物乳...

【专利技术属性】
技术研发人员:顾珂里王乐涵王震声顾钰良
申请(专利权)人:盐城工业职业技术学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

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