一种微生物改性粘土矿物材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微生物改性粘土矿物材料的制备方法。在含粘土矿物的微生物培养基中接种微生物菌粉，恒温摇床培养7天，培养结束后在400℃马福炉第一次煅烧，煅烧后加入双氧水，在200℃马福炉进行第二次煅烧至干，研磨，过120目筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性材料的优点如下：①该材料可以显著提高原粘土矿物对重金属阳离子的吸附能力；②该材料是一种绿色环保材料，用于修复重金属污染水体和土壤不会带来二次污染；③粘土矿物在微生物改性之后，使粘土矿物内部结构发生改变，可使重金属被禁锢于粘土矿物层间，保证钝化作用长期有效。该材料可以用于重金属阳离子污染水体和土壤的修复。

Method for preparing microbial modified clay mineral material

The invention discloses a method for preparing microbial modified clay mineral material. The clay mineral powder bacteria inoculation microbial culture medium, constant temperature shaking culture 7 days after the end of training, 400 degrees in the muffle furnace first calcination, calcination after adding hydrogen peroxide, second calcined at 200 DEG C to dry, muffle furnace grinding, 120 mesh prepared microbial modified clay minerals. The advantages of microbial modified materials are as follows: first, the material can significantly improve the adsorption capacity of the original clay minerals of metal cations; the material is a kind of green environmental protection material for remediation of heavy metal contaminated water and soil will bring two pollution; the clay minerals in the micro biological modification, the internal structure of clay mineral change that can make the heavy metals were confined to layers of clay minerals, to ensure the long-term effective passivation effect. The material can be used for the remediation of heavy metal cation polluted water and soil.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属钝化剂-微生物改性伊利石材料的制备方法，按国际专利分类表(CPI)划分属环保材料开发领域。
技术介绍
土壤重金属污染已成为全球性环境问题，因其具有隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，对生态系统构成了潜在的威胁，并通过食物链向植物和动物迁移，人类处在食物链的顶端，成为最大的受害者，因此重金属污染土壤修复迫在眉睫。目前重金属污染土壤修复方法主要包括：客土法、土壤淋滤法、植物修复和重金属钝化方法。“客土法”需要投入较大的人力物力，修复成本较高，难以大范围推广：土壤淋洗会导致土壤结构破坏和土壤营养元素的损失，且土壤淋洗液容易造成土壤的二次污染；植物修复作为一种经济易行、环境友好型的一种重金属污染土壤修复技术，但是修复时间较长，特别适合闲置重金属矿区污染土壤修复。对于轻、中度重金属污染的土壤，在不影响农业生产的条件下主要采用重金属钝化方法来抑制镉的活性。重金属钝化修复是向土壤中添加钝化剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低重金属污染物的生物有效性和可迁移性。粘土矿物对环境不会带来二次污染，因此粘土矿物作为土壤钝化剂备受人们青睐，但是天然的粘土矿物对重金属离子钝化效果差，而且很容易脱附。采用化学方法对粘土矿物改性的报道较多，但是化学改性粘土会造成土壤的二次污染。迄今为止，尚无微生物改性粘土矿物做为土壤重金属钝化剂的技术。
技术实现思路
本专利技术针对已知技术存在的问题，提供一种微生物改性粘土矿物制备土壤重金属钝化剂的方法，保证此微生物改性粘土矿物无二次污染，对土壤中重金属钝化效果保持长期稳定。微生物改性粘土矿物材料的制备方法微生物改性粘土矿物的制备方法和特征如下：重金属钝化剂-微生物改性粘土矿物材料的制备方法，其特征为在含粘土矿物的微生物培养基中接种微生物菌粉，摇床培养5-10天，培养结束后在马福炉第一次煅烧，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧至干，研磨，过筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性粘土矿物可提高原土对重金属的吸附能力，且微生物改性粘土矿物对土壤重金属钝化效果具有长期稳定性。蔗糖5-60份，Na2HPO4·12H2O为1-10份，MgSO4·7H2O为0.1-1份，粘土矿物5-150份，H2O为1000份。121℃灭菌，按1‰-50‰接种比例接种微生物菌粉，置25-30℃、140-180rpm恒温摇床中培养5-7d，利用微生物与粘土矿物的相互作用对粘土矿物进行改性。微生物改性矿物制备过程中的特征如下：①微生物种类为：胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌菌粉(三种菌粉购置于河南天义生物科技有限公司)。②粘土矿物种类为：钾长石、伊利石、云母、蛭石和绿泥石。③第一次煅烧的温度为250℃-600℃，第二次煅烧温度为100℃-250℃。④微生物改性粘土矿物可钝化土壤中重金属的种类包括：镉、铅、铁、铜和铬。本专利技术与现有技术相比，其特点如下：①微生物改性粘土矿物可以置换粘土矿物层间的一些元素，增大粘土矿物的层间距，提高粘土矿物对重金属的吸附能力。②微生物改性粘土矿物可以把重金属禁锢于粘土矿物层间，保证对重金属钝化的稳定性。③微生物改性粘土矿物过程中没有添加任何有毒有害物质，且经过煅烧后不会产生生物污染，因此微生物改性材料不会带来二次污染。附图说明图1为胶质芽孢杆菌改性伊利石材料。图2为胶质芽孢杆菌改性云母材料。具体实施方式实施例1胶质芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基(伊利石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％的胶质芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性伊利石。胶质芽孢杆菌改性伊利石和未改性伊利石对镉(0.2g微生物改性伊利石处理50mL镉和铅溶液(20mg/L))的去除率见表1。表1不同类型伊利石对铅和镉的去除率实施例2胶质芽孢杆菌改性云母的制备方法：配制含云母的培养基(云母100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％的胶质芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性云母材料。实施例3胶质芽孢杆菌改性钾长石制备方法：配制含钾长石的培养基(钾长石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％的胶质芽孢杆菌菌粉(30℃，160rpm)，摇床培养7天，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性钾长石材料。实施例4胶质芽孢杆菌改性绿泥石材料制备方法：配制含绿泥石的培养基(绿泥石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％的胶质芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性绿泥石材料。实施例5巨大芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基(伊利石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％巨大芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性伊利石。实施例6巨大芽孢杆菌改性云母制备方法：配制含云母的培养基(云母100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％巨大芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性云母材料。实施例7巨大芽孢杆菌改性钾长石制备方法：配制含钾长石的培养基(钾长石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％巨大芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天(30℃，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧(400℃)2小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧(200℃)至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性钾长石材料。实施例8巨大芽孢杆菌改性绿泥石制备方法：配制含绿泥石的培养基(绿泥石100g，蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0.2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1％巨大芽孢杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
重金属钝化剂‑微生物改性粘土矿物材料的制备方法，其特征为在含粘土矿物的微生物培养基中接种微生物菌粉，恒温摇床培养5‑10天，培养结束后在马福炉第一次煅烧，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧至干，研磨，过筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性粘土矿物可提高原土对重金属的吸附能力，且微生物改性粘土矿物对土壤重金属钝化效果具有长期稳定性。

【技术特征摘要】
1.重金属钝化剂-微生物改性粘土矿物材料的制备方法，其特征为在含粘土矿物的微生物培养
基中接种微生物菌粉，恒温摇床培养5-10天，培养结束后在马福炉第一次煅烧，煅烧后加入
双氧水，进行第二次煅烧至干，研磨，过筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性粘土矿物
可提高原土对重金属的吸附能力，且微生物改性粘土矿物对土壤重金属钝化效果具有长期稳
定性。
2.如权利要求1所述微生物培养基组成如下：蔗糖5-60份，Na2HPO4·12H2O为1-10份，
MgSO4·7H2O为0.1-1份，粘土矿物5-150份，H2O为1000份。121℃灭菌，按1‰-50‰接种
比例接种微生物菌粉，置25-30℃、140-180rpm恒温摇床中培养5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝建朝，连宾，刘惠芬，石利军，佘崇梅，
申请(专利权)人：天津农学院，
类型：发明
国别省市：天津;12