本发明专利技术公开了一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用，在厌氧环境下，将CMC‑FeS@biochar复合材料投入到TCE水溶液中，反应时间为11～24h，反应结束后，移除所述TCE水溶液中的CMC‑FeS@biochar复合材料，再将所述TCE水溶液的pH调至6～9，在加入HRJ4细胞悬浮液后再反应7～24h，其中，CMC‑FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量至少为0.015g/L，优选为0.06g/L，所述HRJ4细胞悬浮液的OD600为0.05～0.5，本发明专利技术的应用不需要添加共代谢底物，TCE去除率最高达到95％。
【技术实现步骤摘要】
羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用
本专利技术属于环境功能材料
，具体来说涉及一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用。
技术介绍
由于在干洗和汽车行业(清洗和脱脂溶剂)中广泛应用，三氯乙烯(TCE)是地下水，废水和土壤等各种环境基质中最常见的污染物。美国有毒物质和疾病登记处(ATSDR)报道发现，在美国的852个超级基金修复场地中均发现了TCE的存在。由于其毒性，致癌性和抗生物降解性，TCE可能对公众健康和生态系统造成极大的危害。美国环境保护署(EPA)将TCE列为129个优先控制污染物之一，并规定其在饮用水中允许检测到的最大浓度(MCL)为5μg/L。考虑到TCE的常见性和危害的持久性，亟需寻找一种将TCE还原脱氯降解为无害产物的方式。Chen等研究了零价铁在pH值为1.7-10时对TCE脱氯(0.5mmol/L)的有效性，发现2.5mg/mL的零价铁在pH值为4.9时可以达到最快的脱氯速率。然而，大多数这些方法导致TCE的部分降解和有毒中间体的形成，包括顺式-1,2-二氯乙烯，1,1-二氯乙烯和氯乙烯。这些中间产物不仅具有致癌性，而且容易在食物链累积。因此，开发能够完全降解TCE的高效技术是非常重要的。细菌对TCE的生物降解被认为是污染地下水和土壤原位修复的有前途的技术。然而，TCE在有氧条件下对生物降解具有高度抗性。因此，有研究通过细菌如Dehalococcoides，Desulfuromonas，Sulfurospirillum，Dehalobacter和Methylobacterium有效厌氧降解TCE。在我们之前的研究中，从中国大港油田分离出的CorynebacteriumvariabileHRJ4(保藏号CGMCCNO.10134)对多环芳烃(PAHs)和正构烷烃表现出优异的好氧降解能力。微生物生长实验表明，CorynebacteriumvariabileHRJ4是兼性厌氧细菌。然而，Corynebacteriumvariabile在厌氧环境中的脱氯能力很少被报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用。本专利技术的另一目的是提供一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物一步法降解三氯乙烯的应用。本专利技术的另一目的是提供一种生物炭与微生物协同降解三氯乙烯的应用。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用，在厌氧环境下，将CMC-FeS@biochar复合材料投入到TCE水溶液中，反应时间为11～24h，反应结束后，移除所述TCE水溶液中的CMC-FeS@biochar复合材料，再将所述TCE水溶液的pH调至6～9，在加入HRJ4细胞悬浮液后再反应7～24h，其中，CMC-FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量至少为0.015g/L，优选为0.06g/L，所述HRJ4细胞悬浮液的OD600为0.05～0.5。在上述技术方案中，投入TCE水溶液中的所述HRJ4细胞悬浮液的体积份数与该TCE水溶液的体积份数的比至少为0.005：1。在上述技术方案中，所述CMC-FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量优选为0.06g/L。在上述技术方案中，所述TCE水溶液中TCE的浓度为1～20mg/L。在上述技术方案中，所述厌氧环境为：在将CMC-FeS@biochar复合材料投入到TCE水溶液之前，用N2通入所述TCE水溶液中至少10分钟；在将降解TCE的材料投入到TCE水溶液之后，密封装有所述TCE水溶液的容器，其中，降解TCE的材料为CMC-FeS@biochar复合材料和HRJ4细胞悬浮液。在上述技术方案中，移除所述TCE水溶液中的CMC-FeS@biochar复合材料的方法为：使用亲水PTFE过滤器过滤TCE水溶液。在上述技术方案中，加入HRJ4细胞悬浮液再反应7～24h后，所述TCE水溶液中TCE的降解率最高达到95％。在上述技术方案中，加入HRJ4细胞悬浮液再反应8h后，所述TCE水溶液中TCE的降解率最高达到95％。一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物一步法降解三氯乙烯的应用，在厌氧环境下，将TCE水溶液的pH调至6～9，将CMC-FeS@biochar复合材料和HRJ4细胞悬浮液混合，混合后投入到TCE水溶液中，反应时间为24～48h，其中，CMC-FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量为至少为0.015g/L，HRJ4细胞悬浮液的OD600为0.05～0.5。在上述技术方案中，所述CMC-FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量优选为0.06g/L。在上述技术方案中，投入TCE水溶液中的所述HRJ4细胞悬浮液的体积份数与该TCE水溶液的体积份数的比至少为0.005：1。在上述技术方案中，所述TCE水溶液中TCE的浓度为1～20mg/L。在上述技术方案中，所述厌氧环境为：在将CMC-FeS@biochar复合材料和HRJ4细胞悬浮液的混合液投入到TCE水溶液之前，用N2通入所述TCE水溶液中至少10分钟；在投入CMC-FeS@biochar复合材料和HRJ4细胞悬浮液的混合液之后，密封装有所述TCE水溶液的容器。在上述技术方案中，在反应48h后，所述TCE水溶液中TCE的降解率最高达到78％。在上述技术方案中，所述CMC-FeS@biochar复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备生物炭：将小麦秸秆粉碎至粒径最大为2mm，将粉碎后的小麦秸秆于40～100℃下烘干6～24小时，在限氧条件下，将烘干后的小麦秸秆于250～700℃温度下裂解2～6小时，裂解结束后，用0.1～1.0M的HCl水溶液浸泡6～24小时，浸泡后再用蒸馏水反复清洗至清洗液的pH为中性，清洗后于40～100℃下烘干6～24小时，得到生物炭；在所述步骤1中，在限氧条件下，将烘干后的小麦秸秆于250～700℃温度下裂解2～6小时的具体操作为：对烘干后的小麦秸秆表面通N2以排走氧气，用铝箔纸密封放置有所述烘干后的小麦秸秆的陶瓷坩埚，再在陶瓷坩埚上加盖，将陶瓷坩埚置于炉中于250～700℃裂解2～6小时。在步骤1中，裂解时间优选为2小时。步骤2，在蒸馏水中通N210～60分钟，用于去除所述蒸馏水中的溶解氧，再加入FeSO4·7H2O，保持磁力搅拌和通入N2，以使FeSO4完全溶解，在保持继续通入氮气和磁力搅拌的条件下，加入CMC水溶液和步骤1所得生物炭，再逐滴加入Na2S水溶液，反应至少10分钟后，停止通N2，停止通N2后再继续磁力搅拌至少30min，磁力搅拌停止后密封静置12～24小时，静置后冷冻干燥，用蒸馏水反复清洗并离心分离，再次冷冻干燥，得到固体为CMC-FeS@biochar复合材料，其中，所述Na2S水溶液中的Na2S的物质的量与所述FeSO4·7H2O的物质的量相同，用于生成FeS；按质量份数计，所述FeS、CMC水溶液中的CMC和生物炭的比为(0.2～5)：(0.2～5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用，其特征在于，在厌氧环境下，将CMC‑FeS@biochar复合材料投入到TCE水溶液中，反应时间为11～24h，反应结束后，移除所述TCE水溶液中的CMC‑FeS@biochar复合材料，再将所述TCE水溶液的pH调至6～9，在加入HRJ4细胞悬浮液后再反应7～24h，其中，CMC‑FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量至少为0.015g/L，所述HRJ4细胞悬浮液的OD600为0.05～0.5。
【技术特征摘要】
1.一种羧甲基纤维素稳定硫化亚铁/生物炭复合材料与微生物协同降解三氯乙烯的应用，其特征在于，在厌氧环境下，将CMC-FeS@biochar复合材料投入到TCE水溶液中，反应时间为11～24h，反应结束后，移除所述TCE水溶液中的CMC-FeS@biochar复合材料，再将所述TCE水溶液的pH调至6～9，在加入HRJ4细胞悬浮液后再反应7～24h，其中，CMC-FeS@biochar复合材料加入到TCE水溶液中的投加量至少为0.015g/L，所述HRJ4细胞悬浮液的OD600为0.05～0.5。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述CMC-FeS@biochar复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备生物炭：将小麦秸秆粉碎至粒径最大为2mm，将粉碎后的小麦秸秆于40～100℃下烘干6～24小时，在限氧条件下，将烘干后的小麦秸秆于250～700℃温度下裂解2～6小时，裂解结束后，用0.1～1.0M的HCl水溶液浸泡6～24小时，浸泡后再用蒸馏水反复清洗至清洗液的pH为中性，清洗后于40～100℃下烘干6～24小时，得到生物炭；步骤2，在蒸馏水中通N210～60分钟，用于去除所述蒸馏水中的溶解氧，再加入FeSO4·7H2O，保持磁力搅拌和通入N2，以使FeSO4完全溶解，在保持继续通入氮气和磁力搅拌的条件下，加入CMC水溶液和步骤1所得生物炭，再逐滴加入Na2S水溶液，反应至少10分钟后，停止通N2，停止通N2后再继续磁力搅拌至少30min，磁力搅拌停止后密封静置12～24小时，静置后冷冻干燥，用蒸馏水反复清洗并离心分离，再次冷冻干燥，得到固体为CMC-FeS@biochar复合材料，其中，所述Na2S水溶液中的Na2S的物质的量与所述FeSO4·7H2O的物质的量相同，用于生成FeS；按质量份数计，所述FeS...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕宏虹，唐景春，黄耀，张海荣，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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