一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于治理矿山重金属污染的组合物及其制备方法，本发明专利技术所提供的组合物为将QS抑制剂装载于经盐酸改性后的凹凸棒土中制成的缓释制剂，所述组合物具有成本低，合成简单、药剂储量高、释药速度缓慢等优点，本发明专利技术所述的方案可以提高QS抑制剂的利用率，提升环境治理效果，降低治理成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物及其制备方法
本专利技术属于矿山修复领域，具体涉及一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物及其制备方法。
技术介绍
金属硫化矿产资源在大规模开发利用的同时，由于尾矿、废气、废渣、粉尘等在环境中暴露堆积，带来了严重的矿山重金属污染。造成此生态环境问题的根源就是金属硫化矿石发生了一系列氧化分解。而由于矿山环境中浸矿微生物的存在使得矿石的分解速率比正常氧化提高了106倍，故生物氧化是造成矿山重金属污染的主要因素。要想从源头治理矿山重金属污染，就需要从控制矿石分解的角度入手，而有力举措之一就是控制浸矿微生物的活性，阻断其对硫化矿的生物氧化途径。目前研究较多的杀菌剂法，多采用表面活性剂及有机酸等物质杀灭浸矿微生物，虽然起到一定的有益效果，但它的致命缺点就是具有较强的毒副作用，且极易使细菌产生耐药性，并容易对环境造成二次污染。因此研究新型环保的抗菌策略就显得尤为重要。研究表明浸矿细菌在矿石表面形成生物膜是造成金属硫化矿生物氧化的前提条件，而密度感应（QS）系统在细菌生物膜的形成中又起到关键性的调控作用。基于此，本实验室在前期工作中，针对浸矿细菌QS系统，提出了通过QS抑制剂干预细菌生物膜的形成，从而明显抑制细菌对矿石分解的一种从源头治理矿山重金属污染的新方法——生物膜抑制剂法。该方法的优势在于QS抑制剂不会影响细菌的正常生长，仅仅通过干扰细菌之间的信号交流，阻止浸矿细菌在矿石表面形成生物膜，就能显著抑制矿石中重金属离子的溶出。它不是通过杀菌的方式，因此不会对细菌产生耐药性，也不会给环境带来二次污染，是一种有潜力的从源头治理矿山重金属污染的环保型新方法。虽然QS抑制剂对于预防矿石重金属离子的溶出具有良好作用，但是若将其直接投放于矿山环境中，会因为各种环境因素导致QS抑制剂利用效率不高等问题。而将QS抑制剂装载于多孔载体中制成缓释剂就成为了比较优选的解决方案。凹凸棒土具有比表面积大，孔隙多，良好的吸附及离子交换性能，以及高储量，低成本等特点，因此在石油、化工、塑料、建材、医药等各行业都具有广泛的应用。本专利技术提供一种将QS抑制剂负载于盐酸改性凹凸棒土中，再通过壳聚糖接枝修饰制备了载体制剂，该制剂对氧化亚铁硫杆菌生物膜具有良好抑制作用。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物，其特征在于，所述组合物包含质量比为50:1的凹凸棒土和QS抑制剂，并将QS抑制剂负载于盐酸改性凹凸棒土中，再通过壳聚糖接枝修饰制备了载体制剂，所述凹凸棒土为经盐酸改性的凹凸棒土，所述QS抑制剂的结构式为：。进一步地，本专利技术提供一种将上述组合物用于治理矿山重金属污染的应用。本专利技术还提供一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物，其特征在于，所述组合物包含质量比为50:1:50的凹凸棒土、QS抑制剂和壳聚糖，所述凹凸棒土为经盐酸改性的凹凸棒土，所述QS抑制剂的结构式为：。进一步地，本专利技术提供一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物的制备方法，具体包括以下步骤。（1）凹凸棒土盐酸改性：称取10.0g凹凸棒原土，加入3mol/L盐酸溶液80mL，于磁力搅拌器上搅拌反应20min之后，静置24h，用蒸馏水洗至中性，抽滤，干燥后研磨，过300目筛，得到盐酸改性凹凸棒土，保存备用。（2）QS抑制剂的装载：将盐酸改性凹凸棒土1.0g分散在10mL，2mg/mL的QS抑制剂的乙醇溶液中，室温条件下振荡12h，经挥发、干燥得到装载样品。（3）用于治理矿山重金属污染的缓释组合物的制备：称取1g壳聚糖粉末缓慢加入到体积分数为1%的乙酸溶液中，于磁力搅拌器上搅拌使得壳聚糖完全溶解成糊状，称取上述制备好的装载样品1.0g加入到该壳聚糖溶液中，于磁力搅拌器搅拌数小时后，3000r/min离心5min，倒掉上清液，将沉淀用蒸馏水洗涤一遍，抽滤，干燥后研磨，过300目筛，得到用于治理矿山重金属污染的缓释组合物。进一步地，本专利技术提供一种所述的组合物用于治理矿山重金属污染的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的组合物具有成本低，合成简单、药剂储量高、释药速度缓慢等优点，本专利技术所述的方案可以提高QS抑制剂的利用率，提升环境治理效果，降低治理成本。附图说明图1为QS抑制剂在ATP原土及H-ATP上的装载量。图2为QS抑制剂在ATP原土及H-ATP上装载后的释放效果对比。图3为不同pH条件下缓释制剂中QS抑制剂的累积释放率。图4为二价阳离子条件下缓释制剂中QS抑制剂的累积释放率。图5为QS抑制剂的零级释放模型拟合曲线。图6为QS抑制剂的一级释放模型拟合曲线。图7为QS抑制剂的Higuchi模型拟合曲线。图8为QS抑制剂的Ritgerpeppas模型拟合曲线。图9为QS抑制剂的Weibull模型拟合曲线。图10为QS抑制剂的Logistic模型拟合曲线。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例一用于治理矿山重金属污染的组合物的制备方法。本专利技术公开的用于治理矿山重金属污染的组合物的制备方法具体包括以下步骤。（1）凹凸棒土盐酸改性：称取10.0g凹凸棒原土，加入3mol/L盐酸溶液80mL，于磁力搅拌器上搅拌反应20min之后，静置24h，用蒸馏水洗至中性，抽滤，干燥后研磨，过300目筛，得到盐酸改性凹凸棒土，保存备用。（2）QS抑制剂的装载：将盐酸改性凹凸棒土1.0g分散在10mL，2mg/mL的QS抑制剂的乙醇溶液中，室温条件下振荡12h，经挥发、干燥得到装载样品，所述QS抑制剂的结构式为：。（3）用于治理矿山重金属污染的缓释组合物的制备：称取1g壳聚糖粉末缓慢加入到体积分数为1%的乙酸溶液中，于磁力搅拌器上搅拌使得壳聚糖完全溶解成糊状，称取上述制备好的装载样品1.0g加入到该壳聚糖溶液中，于磁力搅拌器搅拌数小时后，3000r/min离心5min，倒掉上清液，将沉淀用蒸馏水洗涤一遍，抽滤，干燥后研磨，过300目筛，得到用于治理矿山重金属污染的缓释组合物。实施例二QS抑制剂在ATP（原凹凸棒土）及H-ATP（盐酸改性凹凸棒土）上的装载和释放效果对比。红外光谱（FT-IR）分析：将QS抑制剂、盐酸改性凹凸棒土（H-ATP）、药物装载样品、缓释样品分别与KBr进行研磨，压片，然后将此压片样品用NEXUS670型傅里叶变换红外光谱仪进行检测分析，扫描范围为4000-399cm-1。准确称取50mg以凹凸棒原土（ATP）和盐酸改性凹凸棒土（H-ATP）为载体的缓释样品，分别置于装有50mL蒸馏水的锥形瓶中，调节pH为7.0，在30℃，150r/min的恒温振荡器中振荡。每隔一定时间取出1mL上清液样品，3000r/min离心5min后，用蒸馏水作一定倍数稀释，用紫外分光光度计在最大吸收波长处测定溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物，其特征在于，所述组合物包含质量比 为50：1的凹凸棒土和QS抑制剂，所述凹凸棒土为经盐酸改性的凹凸棒土，所述QS抑制剂的 结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种用于治理矿山重金属污染的缓释组合物，其特征在于，所述组合物包含质量比
为50：1的凹凸棒土和QS抑制剂，所述凹凸棒土为经盐酸改性的凹凸棒土，所述QS抑制剂的
结构式为：。


2.根据权利要求1所述的组合物用于治理矿山重金属污染的应用。


3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含壳聚糖，所述凹凸棒土、QS抑制剂和壳聚糖的质量比为50：1：50。


4.根据权利要求3所述的组合物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）凹凸棒土盐酸改性：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红玉，何苗苗，马武利，李洋，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62