一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料制备和土壤改良技术领域。本发明专利技术通过负载腐殖酸的生物炭/膨润土复合材料的制备并将复合材料加入到土壤中，生物炭和腐殖酸的加入能够为微生物代谢提供碳源，同时生物炭多孔性能够改善土壤的空隙密度，生物炭的多孔性和巨大的比表面积以及膨润土的吸附性能够为微生物生存提供附着位点和较大生存空间，进而显著降低土壤中各类抗性基因丰度，为去除抗性基因保障人类公共健康提供支持，因此具有良好的实际应用之价值。之价值。

【技术实现步骤摘要】
一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料制备和土壤改良
，具体涉及一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]抗生素长期滥用，可诱发、传播大量耐药菌，并伴随出现的抗生素抗性问题也日趋严重，抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新型环境污染物质，对人类健康和生态环境构成巨大威胁，其风险比抗生素本身污染风险更高。研究发现在河水、农田土壤、畜禽粪便、污泥、蔬菜甚至空气中均有检测出抗性基因，这些抗性基因可能会污染人类的饮用水和食物，对人类的健康造成严重的威胁。
[0004]土壤中ARGs主要来源于畜禽粪便的施用、污水处理厂中水回用和污泥的施用，其通过植物根系吸收，在植物体内累积富集，加速了人和植物间耐药细菌的传播。除此之外，与传统污染物不同的是ARGs可通过基因遗传元件在不同物种之间转移和传播，具有遗传性，并且抗生素抗性基因可以进行自我复制，通过各种途径在环境中传播，污染水体、大气以及土壤环境，对环境造成很大的危害，最终通过食物链危害人类健康。
[0005]目前，关于对ARGs的控制对策研究较少。采用光照、高温、微波降解的方式，影响微生物的群落结构，破坏抗性基因的传播载体和条件，阻隔其传播方式，加速环境中ARGs的降解，但专利技术人发现，这些方法技术费用高、耗能大，易引起二次污染。而生物处理方法主要有好氧堆肥和厌氧发酵，用于污泥或畜禽粪便的无害化处置，对于土壤中ARGs的消减暂时没有应用。因此，亟需一种低成本、高效、安全处理技术。

技术实现思路

[0006]基于上述现有技术的不足，本专利技术提供一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料及其制备方法和应用，本专利技术通过负载腐殖酸的生物炭/膨润土复合材料的制备并将复合材料加入到土壤中，生物炭和腐殖酸的加入能够为微生物代谢提供碳源，同时生物炭多孔性能够改善土壤的空隙密度，生物炭的多孔性和巨大的比表面积以及膨润土的吸附性能够为微生物生存提供附着位点和较大生存空间，进而显著降低土壤中各类抗性基因丰度，为去除抗性基因保障人类公共健康提供支持，因此具有良好的实际应用之价值。
[0007]本专利技术的第一个方面，提供一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0008]S1、生物碳
‑
膨润土复合物的制备；
[0009]S2、向步骤S1中加入腐殖酸制备负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料。
[0010]本专利技术的第二个方面，提供上述制备方法得到的负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料。本专利技术通过优化筛选各原料及添加比例，从而使得最终制备得到的负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料具有良好的抗生素抗性基因消减特性。
[0011]本专利技术的第三个方面，提供上述负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料在消减土壤抗生素抗性基因中的应用。
[0012]本专利技术的第四个方面，提供一种消减土壤抗生素抗性基因的方法，所述方法包括：将上述负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料添加至土壤中充分混合。
[0013]上述一个或多个技术方案的有益技术效果：
[0014](1)上述技术方案中生物炭
‑
膨润土和腐殖酸复合材料制备方法简单，原料丰富，时间和经济成本较小。
[0015](2)上述技术方案的施用方式简单，适用于小型盆栽种植也可用于农田土壤改良。
[0016](3)上述技术方案中的生物炭
‑
膨润土
‑
腐殖酸复合材料加入土壤中可以增加抗生素的光解、水解和微生物降解，同时降低抗生素的选择压力，改变土壤抗性微生物群落组成和基因水平转移，经试验验证，tetG、tetQ、tetX、tetW、sulI、sulII、ermB和intlI分别减少了57.98％、26.85％、11.27％、35.57％、30.47％、37.56％、87.86％和70.70％，因此具有良好的实际应用之价值。
具体实施方式
[0017]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0018]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0019]本专利技术的一个典型实施方式中，提供一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0020]S1、生物碳
‑
膨润土复合物的制备；
[0021]S2、向步骤S1中加入腐殖酸制备负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料。
[0022]本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S1中，生物碳
‑
膨润土复合物的制备具体方法包括：
[0023]将秸秆经预处理后粉碎，同时将膨润土粉碎，缺氧热解并炭化处理后即得。
[0024]其中，所述秸秆可以为农作物(如小麦、水稻、玉米等)秸秆，优选为玉米秸秆，所述预处理及粉碎方法包括：将玉米秸秆切割成小段并干燥后粉碎过筛，得到100
‑
150目的玉米秸秆；
[0025]所述膨润土粉碎后同样获得100
‑
150目的粉状膨润土，从而有利于将二者混合均匀。
[0026]所述膨润土为钠基膨润土。
[0027]炭化处理条件为：碳化温度控制为300
‑
700℃，碳化时间控制为3
‑
6h。
[0028]所述生物炭
‑
膨润土复合物中生物碳与膨润土的质量比为1:3～3:1。
[0029]本专利技术的又一具体实施方式中，为使得生物碳
‑
膨润土复合物与后续S2中的腐殖酸充分混合，将制得的生物碳
‑
膨润土复合物粉碎过筛处理，优选的，过筛目数为100
‑
150目。
[0030]本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S2中，具体制备方法包括：将NH4Cl、KH2PO4和腐殖酸溶解于水中，然后将步骤S1制得的生物炭
‑
膨润土复合物与上述溶液混合；振摇反应；反应结束后，将沉淀物过滤、洗涤并干燥即得。
[0031]其中，所述NH4Cl、KH2PO4和腐殖酸的浓度分别为NH4Cl、KH2PO4和腐殖酸浓度分别为50
‑
70、50
‑
70、10
‑
30mg/L；
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1、生物碳
‑
膨润土复合物的制备；S2、向步骤S1中加入腐殖酸制备负载腐殖酸的生物碳/膨润土复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，生物碳
‑
膨润土复合物的制备具体方法包括：将秸秆经预处理后粉碎，同时将膨润土粉碎，缺氧热解并炭化处理后即得。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述秸秆为小麦、水稻、玉米秸秆，优选为玉米秸秆，所述预处理及粉碎方法包括：将玉米秸秆切割成小段并干燥后粉碎过筛，得到100
‑
150目的玉米秸秆；所述膨润土粉碎后同样获得100
‑
150目的粉状膨润土；所述膨润土为钠基膨润土。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，炭化处理条件为：碳化温度控制为300
‑
700℃，碳化时间控制为3
‑
6h；所述生物炭
‑
膨润土复合物中生物碳与膨润土的质量比为1:3～3:1。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将制得的生物碳
‑
膨润土复合物粉碎过筛处理，优选的，过筛目数为100
‑
150目。6.如权利要求1所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱英，邵艳秋，田超，马近伟，邵莹莹，张伟屹，张涛，
申请(专利权)人：山东山科生态环境研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：