一种多环芳烃污染土壤修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，公开了一种多环芳烃污染土壤修复材料，包括下述重量份数的组分：硅藻土、泥炭土、腐植酸、玉米芯、营养物质、表面活性剂、氧化剂、复合微生物菌剂；营养物质包括米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰；表面活性剂为阴‑非离子混合表面活性剂；氧化剂为双氧水活化的过硫酸钠、过硫酸氢钾或Fenton试剂中的一种；复合微生物菌剂包括假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉所组成；假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉的重量比为3：1～5：2～5。与现有技术相比，本申请的有益效果是不仅能够降解土壤中的多环芳烃，而且对土壤的土质条件具有改善的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种多环芳烃污染土壤修复材料及其制备方法
本专利技术属于土壤修复
，特别涉及一种多环芳烃污染土壤修复材料及其制备方法。
技术介绍
多环芳烃(PAHs)是一类由两个或两个以上苯环构成的疏水性和持久性的有机污染物。由于PAHs“三致”毒性、低水溶性及其长期暴露于环境中，PAHs已经被美国、欧洲等列为优先控制污染物。PAHs主要来源包括森林草原自燃火灾、火山喷发等自然源及化石燃料的不完全燃烧、热解和原油在开采、运输过程中的泄露和排污等人为污染源。随着我国炼焦、煤电和石化等产业的迅速发展、石油、煤炭中有机物燃烧的加剧，大量PAHs进入环境。人类活动产生的PAHs进入环境后，绝大部分通过沉淀进入土壤，污染土壤环境。土壤是PAHs在自然环境中的仓库和中转站，当进入土壤的PAHs超过其降解能力时，PAHs就会产生显著积累，存在持续污染源时，PAHs便会在土壤中大量积聚。土壤是多环芳烃的主要载体，承载了90％的多环芳烃的环境负荷。PAHs能够在土壤中留存很长时间，并难以降解。PAHs在土壤中主要存在着老化和活化两个过程。随着有机污染物与土壤的接触时间增加，污染物的溶剂可萃取性和生物有效性会相应的降低，这就是所谓的老化现象。在进行土壤PAHs的修复过程中，需将老化的PAHs解锁，提高生物有效性或生物可利用性，即活化过程。因此高效修复PAHs污染土壤成为环境研究者关注的热点。多环芳烃污染土壤的修复技术发展到现在主要分为两大类，一类是按照污染场地处置地点进行的分类，主要包括原位修复技术和异位修复技术。另一类是根据修复原理进行的分类，主要有生物修复、物理修复和化学修复。生物修复是指通过生物的吸收、转化、降解或隔离环境污染物，从而降低污染物的浓度或消除污染物对环境的危害，使污染土壤得到净化的方法。生物修复包括微生物修复、植物修复，相对于物理修复和化学修复，生物修复具备绿色、经济和环保等优点，是一类低耗和高效的环境生物技术，具有良好发展潜力。微生物一般通过两种方式对PAHs进行降解：以PAHs作为唯一的碳源和能源形式的降解和共代谢(或共氧化)形式的降解。微生物可以直接降解萘、菲等小分子PAHs，而苯并[a]芘等大分子PAHs的生物降解一般均以共代谢方式进行。一般认为，随着苯环数目的增加，PAHs的毒性增加，生物有效性降低，因此越难被微生物降解利用。虽然生物修复具有物理化学修复不可比拟的特点，但也在存在着明显劣势，即修复速度较慢。化学修复是通过加入氧化剂对污染物进行高级氧化或光催化，以降低污染物在土壤中浓度的方法。化学修复是发展比较成熟的土壤修复技术，化学修复方法包括各种中和或去除污染物质的技术，主要包括光催化、高级氧化、增溶剂强化淋洗等。化学修复方法最大的缺点是修复成本很高。此外增溶剂强化淋洗法往往需要大量用水，因此，使用该方法需要考虑水的供应能力，同时，因废水量巨大且含有大量的污染物需要进行废水处理，所以修复成本比较高。而物理修复只是通过吸附和挥发等方法将污染物进行转移，并不能对污染物进行降解。因此研究者认为生物和化学修复更适合PAHs污染修复。由于单一修复方法的有限性，联合修复成为许多研究的焦点。不同的修复组合(电动-微生物、电动-高级氧化、高级氧化-微生物等)已经成为土壤修复领域研究的热点。土壤中60.6％的高环(4环及以上)的PAHs分布在土壤表层(0cm～20cm)，如何能够降解土壤表层的高环PAHs是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种多环芳烃污染土壤修复材料及其制备方法。为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：一种多环芳烃污染土壤修复材料，其特征在于，由下述重量份数的组分组成：硅藻土50份～100份、泥炭土50份～100份、腐植酸0.5份～2份、玉米芯40份～80份、营养物质10份～50份、表面活性剂0.001份～0.005份、氧化剂0.02份～0.05份、复合微生物菌剂0.001份～0.005份；所述营养物质由米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰组成；所述米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰分别在所述营养物质中的质量百分比为：米糠10％～20％、(NH4)2HPO41.5％～2.5％、尿素0.5％～1.5％、过磷酸钙2％～4％、草木灰余量；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的混合物，所述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的重量比为1:2；所述氧化剂为双氧水活化的过硫酸钠、过硫酸氢钾或Fenton试剂中的一种；所述复合微生物菌剂由假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉所组成；所述假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉的重量比为3：1～5：2～5；所述假单胞菌菌粉的有效活菌数为2×108～9×109cfu/g；所述芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为4×109～9×1011cfu/g；所述镰刀菌菌粉的有效活菌数为3×1010～8×1011cfu/g。进一步的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠和二丁基萘磺酸钠中的一种；所述非离子表面活性剂为TritonX-100、TritonX-305或Brij35中的一种。进一步的，所述假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉的重量比为：3：2.5：4。一种多环芳烃污染土壤修复材料的制备方法，包括如下步骤：首先，按重量份数称取硅藻土50份～100份、泥炭土50份～100份、腐植酸0.5份～2份、玉米芯40份～80份、营养物质10份～50份、表面活性剂0.001份～0.005份、氧化剂0.02份～0.05份、复合微生物菌剂0.001份～0.005份；然后，将硅藻土、泥炭土、腐植酸、玉米芯混合后，灭菌处理；最后，加入营养物质、表面活性剂、氧化剂和复合微生物菌剂，混合均匀，得到多环芳烃污染土壤修复材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)硅藻土和泥炭土具有不同程度的隔热、耐冻、吸水等优异性能，可为微生物提供更佳的微环境。此外，泥炭土主要组分是木质素和纤维素，具有近乎95％的多孔结构以及值为200m2/g的特定表面积，为微生物提供优良的微环境，有利的屏蔽了外界土著菌的干扰，使微生物很好的发挥对多环芳烃降解作用；高分子量多环芳烃一般以共代谢的方式被降解，泥炭土除作为微生物载体外，组分中的木质素和纤维素还可为微生物提供初级共代谢底物，诱导微生物产生降解多环芳烃所必需的酶类，从而实现对高分子量多环芳烃的共代谢降解。(2)在不引入其它的化学溶剂的条件下，采用微生物菌种对土壤进行处理，不带入新的污染，作用条件温和，菌种不仅降解或吸附了多环芳烃污染物，而且对于土壤的土质条件改善有较明显的效果。(3)本申请的修复材料的制备方法简单。具体实施方式为了使本专利技术的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。下述实施例中所用假单胞菌、芽孢杆菌、镰刀菌均为在微生物菌种保藏管理中心可购买到的现有菌种，不涉及新菌种的开发，只涉及这几种现有菌株的应用。并且，下述实施例中所用的假单胞菌具体为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CGMCCNO.3331的菌株；芽孢杆菌具体为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏编号为CCTCCNO：M2017368的菌株；镰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多环芳烃污染土壤修复材料，其特征在于，由下述重量份数的组分组成：硅藻土50份～100份、泥炭土50份～100份、腐植酸0.5份～2份、玉米芯40份～80份、营养物质10份～50份、表面活性剂0.001份～0.005份、氧化剂0.02份～0.05份、复合微生物菌剂0.001份～0.005份；所述营养物质由米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰组成；所述米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰分别在所述营养物质中的质量百分比为：米糠10％～20％、(NH4)2HPO41.5％～2.5％、尿素0.5％～1.5％、过磷酸钙2％～4％、草木灰余量；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的混合物，所述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的重量比为1:2；所述氧化剂为双氧水活化的过硫酸钠、过硫酸氢钾或Fenton试剂中的一种；所述复合微生物菌剂由假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉所组成；所述假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉的重量比为3：1～5：2～5；所述假单胞菌菌粉的有效活菌数为2×108～9×109cfu/g；所述芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为4×109～9×1011cfu/g；所述镰刀菌菌粉的有效活菌数为3×1010～8×1011cfu/g。...

【技术特征摘要】
1.一种多环芳烃污染土壤修复材料，其特征在于，由下述重量份数的组分组成：硅藻土50份～100份、泥炭土50份～100份、腐植酸0.5份～2份、玉米芯40份～80份、营养物质10份～50份、表面活性剂0.001份～0.005份、氧化剂0.02份～0.05份、复合微生物菌剂0.001份～0.005份；所述营养物质由米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰组成；所述米糠、(NH4)2HPO4、尿素、过磷酸钙和草木灰分别在所述营养物质中的质量百分比为：米糠10％～20％、(NH4)2HPO41.5％～2.5％、尿素0.5％～1.5％、过磷酸钙2％～4％、草木灰余量；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的混合物，所述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的重量比为1:2；所述氧化剂为双氧水活化的过硫酸钠、过硫酸氢钾或Fenton试剂中的一种；所述复合微生物菌剂由假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉所组成；所述假单胞菌菌粉、芽孢杆菌菌粉、镰刀菌菌粉的重量比为3：1～5：2～5；所述假单胞菌菌粉的有效活菌数为2×108～9×109cfu/g...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙然，吴耀国，胡思海，樊琳，钱进，乔子霞，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61