一种土壤重金属污染修复剂制造技术

本发明专利技术提供一种土壤重金属污染修复剂，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，其中，纳米铁是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物制备的酵母菌载纳米铁。将其与土壤混匀，可促进土壤中的铅和镉转化为残渣态，达到降低土壤中铅和镉的生物有效性的目的。该酵母菌载纳米铁制备不需要任何有毒的试剂，在室温常压下使用常规仪器便能完成。不仅能实现废弃烟叶的资源化利用，降低纳米铁的制备成本，环境友好，而且能在修复土壤重金属污染的同时，增加土壤有机质含量，提高农作物的产质量。可广泛用于铅、镉污染土壤的原位修复，属于重金属污染修复技术领域。

A remediation agent for heavy metal contamination in soil

The invention provides a remediation agent for heavy metal contamination in soil, including yeast carrier and nano-iron loaded on it. Nano-iron is yeast-loaded nano-iron prepared by replacing borohydride with waste tobacco leaf extract. Mixing them with soil can promote the transformation of lead and cadmium in soil into residual state and reduce the bioavailability of lead and cadmium in soil. The preparation of nano-iron by yeast does not require any toxic reagents, and can be accomplished by using conventional instruments at room temperature and atmospheric pressure. It can not only realize the resource utilization of waste tobacco leaves, reduce the cost of preparation of nano-iron, and is environmentally friendly, but also increase the content of soil organic matter and improve the quality of crops while remediating the heavy metal pollution in soil. It can be widely used in situ remediation of lead and cadmium contaminated soil, and belongs to the technical field of remediation of heavy metal contamination.

【技术实现步骤摘要】
一种土壤重金属污染修复剂
本专利技术提供一种土壤重金属污染修复剂，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，其中，纳米铁是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物制备的酵母菌载纳米铁，用于铅污染土壤和镉污染土壤的修复。属于土壤重金属污染修复

技术介绍
近年来，农作物重金属超标现象时有发生，土壤的重金属污染是其主要原因之一。施用重金属污染修复剂，通过改变重金属的赋存形态，降低其在土壤中的迁移性和生物有效性是修复土壤重金属污染的有效途径之一。纳米零价铁高还原性和优良的吸附性能，使其成为一种颇具应用潜力的土壤重金属污染修复剂。目前，纳米铁的制备大多以硼氢化钠或硼氢化钾为还原剂，不仅毒性大，而且需要外加聚合物或表面活性剂作纳米铁的包裹剂或稳定剂，存在一定的环境风险，而以茶叶、桉树叶、薄荷叶、高粱麸、橙皮和柑桔等植物提取物为还原剂制备纳米铁不仅成本低廉，而且绿色环保。专利CN201710245090.4公开了一种以80℃水提取的绿茶提取物为还原剂、分散剂和掩蔽剂制备纳米铁粉的方法，用于沥青抗老化和还原路面重金属离子；专利CN201610274411.9公开了一种利用茶树叶水提取液合成纳米铁去除p,p’-DDT的方法；专利CN201510824709.8和CN201510824685.6分别公开了一种利用绿茶水提取液合成纳米零价铁镍双金属和纳米零价铁铜双金属材料及其用于修复土壤和地下水中的六价铬污染的方法，这两种双金属材料都需要加入表面活性剂进行改性。此外，专利CN201410112823.3和CN201310141406.7则分别公开了一种利用山竹果皮和猴欢喜树叶的热水提取液绿色合成纳米铁的方法。酵母菌具有多孔网状结构及丰富的氨基、羟基、羧基和磷酸基团，是一种天然的生物吸附剂。将废弃烟叶提取物还原亚铁盐或铁盐制备的纳米铁负载到酵母菌上，制成酵母菌载纳米铁，不仅能减少纳米铁颗粒间的团聚，而且能同时发挥酵母菌的吸附作用和纳米铁的还原作用，提高纳米铁的利用率。现有技术还没有公开以废弃烟叶提取物制备的酵母菌载纳米铁用于修复土壤重金属污染的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种土壤重金属污染修复剂，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，所述纳米铁是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物，将酵母菌吸附的亚铁盐或铁盐原位还原，得到的酵母菌载纳米铁。通过调节酵母菌载体与亚铁盐或铁盐的质量比，和/或通过调节烟叶提取物的用量，和/或通过调节反应时间，和/或通过调节搅拌或振荡速度来控制纳米铁的反应活性。因此，本专利技术的第一个目的是提供一种土壤重金属污染修复剂，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物，将酵母菌吸附的亚铁盐或铁盐原位还原所得。本专利技术的第二个目的是提供一种利用废弃烟叶提取物制备土壤重金属污染修复剂的方法，包括以下步骤：(1)烟叶处理：将已洗掉杂质的烟叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛，密封待用；(2)烟叶提取物制备：将上述步骤(1)中得到的烟叶粉末与提取溶剂按照质量体积比为1:5～1:40(单位为g·mL-1)，加入到250mL锥形瓶中，超声提取10～40min或室温振荡提取1～8h，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩至10mL；(3)酵母菌载体制备：按常规方法进行酵母菌液体培养，将所得的酵母菌离心，洗涤后，冷冻干燥得酵母菌载体；(4)酵母菌载体吸附亚铁盐或铁盐：将亚铁盐或铁盐水溶液加入到步骤(3)得到的酵母菌载体中，在50～200r·min-1下搅拌或振荡0.5～2h，离心、洗涤后，得到吸附有亚铁盐或铁盐的酵母菌；(5)纳米铁制备：在持续搅拌或振荡的条件下，往步骤(4)得到的吸附有亚铁盐或铁盐的酵母菌中加入步骤(2)得到的烟叶提取物，继续搅拌或振荡反应0.5h～8h，再进行固液分离，固体用二次蒸馏水洗涤3次，冷冻干燥研磨后即得酵母菌载纳米铁。优选地，所述的酵母菌为面包酵母或酿酒酵母。优选地，步骤(2)中所述的烟叶粉末为1.0g，提取溶剂为25mL0～80％(体积比)的乙醇溶液。优选地，步骤(4)中所述的酵母菌载体质量为0.02～1.0g，所述的亚铁盐或铁盐与酵母菌载体的质量比为1：2～30。优选地，步骤(5)在搅拌或振荡的同时以0.5～0.8mL·min-1的供气速度往所述溶液中通N2，所述的固液分离为在3000～5000r·min-1转速下离心5～10min。本专利技术的第三个目的是提供利用该土壤重金属污染修复剂进行重金属污染土壤修复的方法。重金属污染土壤的修复方法如下：向重金属污染土壤中施加土壤重金属污染修复剂，充分混匀后，按常规土培方法进行管理。定时取样，按BCR法(Tanta,2006,70:973-978)测定土壤中各种形态重金属的含量。在一个具体的实施例中，优选修复的土壤为铅污染土壤。在另一个具体的实施例中，优选修复的土壤为镉污染土壤。技术效果(1)本专利技术制备的土壤重金属污染修复剂能有效降低土壤中铅和镉的生物有效性，促进土壤中的铅和镉转化为无活性的残渣态。纳米铁负载显著提高了酵母菌对土壤重金属的钝化能力：酵母菌载纳米铁将土壤中的铅转化为残渣态的能力比未负载纳米铁的酵母菌高24.9％，而其将土壤中的镉转化为残渣态的能力比未负载纳米铁的酵母菌高12.4倍。(2)该酵母菌载纳米铁对土壤中的铅和镉的钝化能力均高于等量的稻壳炭载纳米铁。酵母菌载纳米铁将土壤中的铅转化为残渣态的能力比稻壳炭载纳米铁高15.3％，将土壤中镉转化为残渣态的能力比稻壳炭载纳米铁强155.8％。(3)以废弃烟叶提取物代替有毒的硼氢化物制备酵母菌载纳米铁，不需要使用任何有毒的试剂，在室温常压下使用常规仪器便能完成，不仅能实现废弃烟叶的资源化利用，降低纳米铁的制备成本，环境友好，而且能在修复土壤重金属污染的同时，增加土壤有机质含量，提高农作物的产质量。附图说明图1为土壤重金属污染修复剂处理3个月对铅污染土壤中各形态铅含量的影响。图2为土壤重金属污染修复剂处理2个月对镉污染土壤中各形态镉含量的影响。具体实施方式下面，本专利技术将用实施例进行进一步的说明，但是它并不限于这些实施例的任一个或类似实例。实施例1：(1)烟叶处理：将已洗掉杂质的烟叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛；(2)烟叶提取物制备：称取1.0g上述步骤(1)中得到的烟叶粉末于250mL锥形瓶中，加入25mL50％乙醇溶液(体积比)超声提取30min，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩至10mL；(3)酵母菌载体制备：按照常规方法进行酵母菌液体培养，收集并洗涤酵母菌，冷冻干燥；(4)酵母菌吸附亚铁盐：称取0.050g步骤(3)中得到的酵母菌载体于100mL烧杯中，加入3.0mL16.5g·L-1的FeSO4·7H2O溶液，置于25℃水浴中以200r·min-1的转速搅拌30min，在3000r·min-1转速下离心10min，得到吸附有亚铁盐的酵母菌载体；(5)纳米铁制备：在持续搅拌或振荡条件下，往步骤(4)得到的吸附有亚铁盐的酵母菌中加入步骤(2)得到的烟叶提取物，继续搅拌或振荡反应3h，在3000r·min-1条件下离心5min，固体用二次蒸馏水洗涤3次，冷冻干燥研磨后即得酵母菌载纳米铁。实施例2：烟叶处理、烟叶提取物和酵母菌载体制备、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤重金属污染修复剂，其特征在于，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，其中，纳米铁是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物制备的酵母菌载纳米铁。将其与土壤混匀，可促进土壤中的铅和镉转化为残渣态，达到降低土壤中铅和镉的生物有效性的目的。

【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属污染修复剂，其特征在于，包括酵母菌载体和其负载的纳米铁，其中，纳米铁是以废弃烟叶提取物代替硼氢化物制备的酵母菌载纳米铁。将其与土壤混匀，可促进土壤中的铅和镉转化为残渣态，达到降低土壤中铅和镉的生物有效性的目的。2.权利要求1所述的土壤重金属污染修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：(1)烟叶处理：将已洗掉杂质的烟叶自然晾干后，于50℃下烘干、粉碎过200目筛，密封待用；(2)烟叶提取物制备：将上述步骤(1)中得到的烟叶粉末与提取溶剂按照质量体积比为1:5～1:40(单位为g·mL-1)，加入到250mL锥形瓶中，超声提取10～40min或室温振荡提取1～8h，离心分离后，清液用旋转蒸发仪在38℃以下浓缩至10mL；(3)酵母菌载体制备：按常规方法培养酵母菌，将所得的酵母菌离心，洗涤后，冷冻干燥得酵母菌载体；(4)酵母菌吸附亚铁盐或铁盐：将亚铁盐或铁盐水溶液加入到步骤(3)得到的酵母菌载体中，在50～200r·min-1下搅拌或振荡0.5～2h，离心、洗涤后，得到吸附有亚铁盐或铁盐的酵母菌；(5)纳米铁制备：在持续搅拌或振荡的条件下，往步骤(4)得到的吸附有亚铁盐或铁盐的酵母菌中加入步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：石国荣，肖苗，李小雨，杨贻皖，李香君，林炜琪，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43