基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂及其制备方法，所述吸附剂经复合粉料制备、细菌培养液制备、光合菌培养液制备、芽孢菌培养液制备和光合菌培养等过程制备。本发明专利技术通过光合菌和芽孢菌促进超富集植物生长、丰富微生物菌群、促进根系扩展深度、改善对重金属的有选择性以及抑制重金属从根部到地上部的转运趋势，减少修复时间，加快修复效率。特别是通过光合菌和芽孢菌富集土壤重金属离子，并结合沸石、蛭石和农林废弃物活性炭对重金属离子的吸附去除能力，将重金属离子吸附进入内部，固化土壤重金属离子并转变成为低毒形式，有效吸附土壤重金属离子，并减小重金属对植物细胞新陈代谢造成紊乱，阻碍植物正常生长发育的影响。

Adsorbents for treating heavy metals in soil based on Photosynthetic bacillus and their preparation methods

The invention discloses an adsorbent for the treatment of heavy metals in soil based on photosynthetic bacteria, and a preparation method thereof. The adsorbent is prepared through composite powder preparation, bacterial culture liquid preparation, photosynthetic bacteria culture liquid preparation, Bacillus spore culture liquid preparation and photosynthetic bacteria culture process. The present invention by photosynthetic bacteria and Bacillus promote hyperaccumulator growth, abundant microbial flora, promote root depth, improve the expansion of heavy metals have transport selectivity and inhibition trend of heavy metals from root to shoot, reduce repair time, accelerate the repair efficiency. Especially by photosynthetic bacteria and Bacillus enrichment of soil heavy metal ions, and combined with the adsorption of heavy metal ions on the zeolite, vermiculite and agricultural waste activated carbon removal capacity, the adsorption of heavy metal ions into the internal curing soil heavy metal ions and converted into low toxic ions form, effective adsorption of heavy metals in soil, and reduce the disturbance caused by heavy metals in plant cells The new supersedes the old. that hinders the normal growth and development of plants.

【技术实现步骤摘要】
基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及一种基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂及其制备方法，属于环保吸附剂

技术介绍
土壤是生态环境的重要组成部分，也是人类赖以生存的主要资源之一。近年来，随着工业废渣的大量排放、废水灌溉农田、农药以及磷肥等的大量施用，包括重金属在内的越来越多的污染物进入土壤中。污染类型以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位数的82.8％。无机重金属污染物，如：Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等，重金属元素在环境中的自然净化过程十分漫长，一般需要上千年的时间。土壤一旦被重金属污染就很难去除，不仅影响农作物的产量和品质，同时也使地下水体受到污染，严重恶化土壤环境质量，并可经水、植物等介质进入人体，通过食物链的生物放大作用对人类健康造成极大的威胁。传统的污染土壤修复技术，例如采用清洗、热处理、电化学、施改良剂等治理手段，往往工艺复杂，容易破坏土壤结构和肥力，不适于低浓度、大范围重金属污染土壤的治理。因此，开发有效的原位生物修复技术是治理重金属污染土壤的重要思路。利用绿色植物及其相关微生物，对环境中污染物进行吸附、富集，使污染环境得到恢复的植物修复技术，因其经济、环保等优势，已成为全球环境修复技术与工程科学研究的前沿领域之一。研究发现一些特殊的植物种和基因型，即超富集植物，例如香雪球、天蓝遏蓝菜、芥菜、商陆、龙葵等，对某些重金属具有特别强的吸收能力，而本身不受毒害。然而，目前大多超富集植物具有生长缓慢、生物量小、根系扩展深度有限、对金属有选择性以及从根部到地上部的重金属转运趋势等缺陷，导致实际修复效率很低和修复时间很长。此外，对于大多数植物而言，土壤中过量的重金属会导致细胞新陈代谢紊乱，阻碍植物正常生长发育。以上属性均制约了植物修复技术的应用和发展。因此，深入研究植物修复策略，包括如何提高植物对重金属的抗性、促进植物生长以及植物对重金属的富集等显得极为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前大多超富集植物具有生长缓慢、生物量小、根系扩展深度有限、对金属有选择性以及从根部到地上部的重金属转运趋势等缺陷，导致实际修复效率很低和修复时间很长，以及土壤中过量的重金属会导致细胞新陈代谢紊乱，阻碍植物正常生长发育的问题，本专利技术提供了一种基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：所述基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂主要通过复合粉料制备、细菌培养液制备、光合菌培养液制备、芽孢菌培养液制备和光合菌培养等过程制备，具体如下：复合粉料制备：按重量取80～100份沸石，30～50份蛭石，100～150份活性炭，与30～60份质量分数为0.5-1.5％氯化铁溶液混合均匀，并用氨水调节pH至9～10，过滤得滤渣，将滤渣水洗并在105～110℃下干燥至恒重，再加热至600～700℃煅烧20～30min，冷却至室温后研磨过筛过200目筛，得复合粉料。所述的活性炭最好通过农林废弃物制取，将农林废弃物粉碎过100目筛后在70～80℃下干燥至恒重，并在氩气环境下，加热至650～700℃，保持温度碳化20～30min，冷却至室温后制得，所述农林废弃物为秸秆、甘蔗渣、椰壳、棉铃壳、稻壳中的一种或几种按任意比例的混合。细菌培养液制备：按重量取15～20份葡萄糖，12～15份豆粕粉，20～22份琼脂，0.20～0.25份硫酸镁，1～1.5份磷酸二氢钾，5～6份氯化钠，30～50份复合粉料，800～1000份去离子水混合均匀，再用氢氧化钠溶液调节pH至7.0～7.5后转入灭菌锅中，在100～150℃下灭菌处理15～20min，得细菌培养液，灭菌处理温度优选110～130℃。光合菌培养液制备：按接种量(v/v)5～8％将光合菌接种至细菌培养液中，在25～28℃下，振荡培养30～36h，得光合菌培养液，所述光合菌为沼泽红假单胞菌、嗜硫红假单胞菌、紫菌红螺菌、深红红螺菌中的一种或几种。芽孢菌培养液制备：按接种量(v/v)8～10％将芽孢菌接种至细菌培养液中，在32～37℃下，以150～200r/min振荡培养30～36h，得芽孢菌培养液，所述芽孢菌为枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌中的一种或几种。培养：按重量份数计，将50～80份光合菌培养液，80～100份芽孢菌培养液与800～1000份去离子水混合后，在28～30℃恒温条件下，以150～180r/min磁力搅拌培养15～24h，得基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂。本专利技术的有益技术效果是：(1)本专利技术将沸石、蛭石和农林废弃物活性炭复合并沉积铁离子，通过铁离子对生物菌剂的生长促进作用，加速培养光合菌和芽孢菌，通过光合菌和芽孢菌包裹在复合粉料表面，制得基于光合芽孢菌处理土壤重金属吸附剂。本专利技术通过光合菌和芽孢菌促进超富集植物生长、丰富微生物菌群、促进根系扩展深度、改善对重金属的有选择性以及抑制重金属从根部到地上部的转运趋势，减少修复时间，加快修复效率。(2)本专利技术通过光合菌和芽孢菌富集土壤重金属离子，并结合沸石、蛭石和农林废弃物活性炭对重金属离子的吸附去除能力，将重金属离子吸附进入内部，固化土壤重金属离子，再利用菌群区域化作用将重金属离子分布于代谢不活跃的区域，或将金属离子与热稳定蛋白结合，转变成为低毒的形式，有效吸附土壤重金属离子，并减小重金属对植物细胞新陈代谢造成紊乱，阻碍植物正常生长发育的影响。具体实施方式称取300～500g农林废弃物加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的农林废弃物粉末装入干燥箱中，在70～80℃下干燥至恒重后转入马弗炉中，在氩气氛围下，加热至650～700℃，保持温度碳化20～30min，冷却至室温后，得农林废弃物活性炭；称取80～100g沸石，30～50g蛭石，100～150g活性炭，所述活性炭优选农林废弃物活性炭，当然也可采用一般的活性碳作为原料。将上述原料装入球磨机中，以200～300r/min球磨1～2h，过200目筛，再与30～60g质量分数为0.5～1.5％氯化铁溶液混合均匀，并用氨水调节pH至9～10，过滤得滤渣，用去离子水洗涤滤渣3～5次，将滤渣转入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重后转入马弗炉中，加热至600～700℃煅烧20～30min，冷却至室温后装入研磨机中研磨，过200目筛，得复合粉料；取15～20g葡萄糖，12～15g豆粕粉，20～22g琼脂，0.20～0.25g硫酸镁，1.0～1.5g磷酸二氢钾，5～6g氯化钠，30～50g复合粉料，加入0.8～1.0L去离子水中，以300～400r/min搅拌混合10～15min后，用质量分数为4～6％氢氧化钠溶液调节pH至中性后转入灭菌锅中，在100～150℃下灭菌15～20min，得细菌培养液；按接种量5～8％将光合菌接种至200～300g细菌培养液中，在25～28℃下，以150～200r/min振荡培养30～36h，得光合菌培养液；按接种量8～10％将芽孢菌接种至200～300g细菌培养液中，在32～37℃下，以150～200r/min振荡培养30～36h，得芽孢菌培养液；取50～80g光合菌培养液，80～100g芽孢菌培养液，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，主要包含以下过程：复合粉料制备、细菌培养液制备、光合菌培养液制备、芽孢菌培养液制备和光合菌培养，具体如下：复合粉料制备：按重量取80～100份沸石，30～50份蛭石，100～150份活性炭，与30～60份质量分数为0.5‑1.5％氯化铁溶液混合均匀，并用氨水调节pH至9～10，过滤得滤渣，将滤渣水洗并在105～110℃下干燥至恒重，再加热至600～700℃煅烧20～30min，冷却至室温后研磨过筛过200目筛，得复合粉料；细菌培养液制备：按重量取15～20份葡萄糖，12～15份豆粕粉，20～22份琼脂，0.20～0.25份硫酸镁，1～1.5份磷酸二氢钾，5～6份氯化钠，30～50份复合粉料，800～1000份去离子水混合均匀，再用氢氧化钠溶液调节pH至7.0～7.5后转入灭菌锅中，在100～150℃下灭菌处理15～20min，得细菌培养液；光合菌培养液制备：按接种量(v/v)5～8％将光合菌接种至细菌培养液中，在25～28℃下，振荡培养30～36h，得光合菌培养液；芽孢菌培养液制备：按接种量(v/v)8～10％将芽孢菌接种至细菌培养液中，在32～37℃下，以150～200r/min振荡培养30～36h，得芽孢菌培养液；培养：按重量份数计，将50～80份光合菌培养液，80～100份芽孢菌培养液与800～1000份去离子水混合后，在28～30℃恒温条件下，以150～180r/min磁力搅拌培养15～24h，得基于光合芽孢菌处理土壤重金属吸附剂。...

【技术特征摘要】
1.一种基于光合芽孢菌处理土壤重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，主要包含以下过程：复合粉料制备、细菌培养液制备、光合菌培养液制备、芽孢菌培养液制备和光合菌培养，具体如下：复合粉料制备：按重量取80～100份沸石，30～50份蛭石，100～150份活性炭，与30～60份质量分数为0.5-1.5％氯化铁溶液混合均匀，并用氨水调节pH至9～10，过滤得滤渣，将滤渣水洗并在105～110℃下干燥至恒重，再加热至600～700℃煅烧20～30min，冷却至室温后研磨过筛过200目筛，得复合粉料；细菌培养液制备：按重量取15～20份葡萄糖，12～15份豆粕粉，20～22份琼脂，0.20～0.25份硫酸镁，1～1.5份磷酸二氢钾，5～6份氯化钠，30～50份复合粉料，800～1000份去离子水混合均匀，再用氢氧化钠溶液调节pH至7.0～7.5后转入灭菌锅中，在100～150℃下灭菌处理15～20min，得细菌培养液；光合菌培养液制备：按接种量(v/v)5～8％将光合菌接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利华，赵远，吉晓华，卫国华，符菁，
申请(专利权)人：新疆光合元生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65