一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法及原位修复柴油污染土壤方法技术

本发明专利技术公开了一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法及原位修复柴油污染土壤方法，属于微生物修复技术领域。所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备步骤为：将产碱杆菌与阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯分散在磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffer saline，PBS)中，固定化处理，离心，冷冻干燥，得到所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料。将所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料用于柴油污染土壤的修复，当所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料与柴油污染土壤的质量比为1～10：100时，63天的柴油降解率可达到73.67％，对柴油污染土壤具有良好的修复效果。复效果。复效果。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法及原位修复柴油污染土壤方法


[0001]本专利技术属于微生物修复
，具体涉及一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法及原位修复柴油污染土壤方法。

技术介绍

[0002]柴油是一种从石油中提取出来的，被广泛使用的燃料，其使用量巨大。但是在运输和储存过程中，大量的柴油通过储罐和管道的泄漏或者是事故导致的泄漏被大量的释放到了环境中，加油站和柴油储罐附近的土壤是柴油污染的重灾区。柴油碳链在C
10
～C
22
之间(一些国家的柴油碳链为C
10
～C
28
)，含有直链烷烃、异链烷烃、环烷烃和芳香族化合物，是具有毒性的石油产品，柴油泄漏会对自然海洋资源、野生动物及其栖息地等造成威胁，同时还会对人类的健康构成威胁。随着“土壤污染防治法”的实施，柴油污染土壤的治理需求也更加迫切。修复柴油污染土壤的方法有换土法、热脱附法、萃取法、淋洗法、光催化氧化法、微生物代谢降解法和植物修复法等。80年代以来，生物修复技术兴起，该技术是利用生物的生命代谢活动降解土壤环境中有毒有害物质，使污染土壤恢复到健康状态的过程，对环境无害、无污染，在土壤修复领域中取得了很大进步，正在逐渐成熟。
[0003]但是传统微生物技术往往是将细菌直接用于柴油污染土壤的修复，对土壤有毒物质的抵抗弱，容易受到环境条件的制约，影响石油烃的降解效果。因此，研发新型的柴油污染土壤微生物修复方法，提高对柴油污染土壤的修复效果十分必要。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是研发新型的柴油污染土壤微生物修复方法，提高对柴油污染土壤的修复效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一，一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将产碱杆菌与阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯分散在PBS中，固定化处理，离心，冷冻干燥，得到所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料。
[0007]进一步地，所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯的制备方法为：在阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)水溶液中加入氧化石墨烯(GO)，加热搅拌，离心，冷冻干燥，得到所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯(GO@CPAM)。
[0008]阳离子聚丙烯酰胺具有比较强的亲油性，用其对氧化石墨烯改性后可以增加氧化石墨烯对油的吸附性能，从而增加以改性氧化石墨烯为载体制备的固定化微生物复合材料与油的接触能力以提高对油的降解能力。
[0009]进一步地，所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液由阳离子聚丙烯酰胺与水按照质量体积比为1～2g：30mL配制而成，所述阳离子聚丙烯酰胺与氧化石墨烯的质量比为1～2：2。
[0010]阳离子聚丙烯酰胺与氧化石墨烯的质量比过大会占据GO表面过多的空间，使细菌
的固定化量降低，影响最终的固定化微生物复合材料降解柴油的效果，质量比过小CPAM含量降低，影响对柴油的吸附效果，1～2：2是一个较为合适的区间，可以使最终的固定化微生物复合材料具有良好的降解柴油的效果。
[0011]进一步地，所述加热搅拌的温度为75～85℃。
[0012]进一步地，所述加热搅拌分两个阶段进行，第一阶段的加热搅拌完成后，进行超声分散处理，超声分散处理完成后，以与第一阶段相同的温度继续进行加热搅拌。
[0013]进一步地，所述氧化石墨烯是以石墨粉为原料，通过Hummers法制备得到的。
[0014]进一步地，所述产碱杆菌在与所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯进行固定化处理前进行富集、活化处理。
[0015]进一步地，所述富集、活化处理的具体操作为：将所述菌株在LB培养基中扩大培养，离心，用PBS洗涤，冷冻干燥。
[0016]进一步地，所述产碱杆菌为产碱杆菌Alcaligenes faecalis strain NBRC 13111，所述产碱杆菌Alcaligenes faecalis strain NBRC 13111为现有菌株，在NCBI数据库里的登录号为NR_113606.1。
[0017]氧化石墨烯本身对部分细菌具有一定的抑菌性，但是产碱杆菌Alcaligenes faecalis strainNBRC 13111与氧化石墨烯的适应性好，完全不会被氧化石墨烯抑制，负载在氧化石墨烯上仍然可以保持很高的活性。
[0018]进一步地，所述产碱杆菌和阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯的质量比为1.5～3:1，所述固定化处理的具体操作为：在20～30℃的温度条件下，以160～180rpm的转速，振荡处理0.5～24h。
[0019]产碱杆菌和阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯的质量比会影响复合材料上固定细菌的数量，质量比小于2.5：1时，固定细菌的数量随着比例增大而增大，大于2.5：1时，变化不明显，2.5：1是较佳比例，既可以提高负载在阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯载体上的细菌的量，也不会造成细菌的浪费。
[0020]进一步地，所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯在与所述产碱杆菌进行固定化处理前进行活化处理，具体的操作为：用PBS洗涤3次，冷冻干燥。
[0021]本专利技术的技术方案之二，一种根据上述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法制备得到的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料。
[0022]本专利技术的技术方案之三，根据上述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料在柴油污染土壤修复中的应用。
[0023]本专利技术的技术方案之四，一种柴油污染土壤原位修复方法，将上述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料与柴油污染土壤混合进行原位修复。
[0024]进一步地，所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料与柴油污染土壤的质量比为1～10:100。
[0025]进一步地，原位修复前使用磷酸二氢钾和硫酸铵调整土壤碳、氮、磷比例为100:5:1。
[0026]土壤碳、氮、磷比例为100:5:1时最适宜细菌生长繁殖。
[0027]进一步地，原位修复过程中保持土壤含水率为20～30％，环境温度为20～30℃。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029](1)本专利技术提供了一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，将产碱杆菌与阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯分散在PBS中，通过固定化处理，离心，冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料。氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能团，因此其本身具有良好的亲水性，通过阳离子聚丙烯酰胺改性处理后使其具备了一定的吸附柴油的能力，再将细菌固定在材料表面，材料将柴油和水吸附到细菌周围，实现了柴油的吸附、降解一体化，同时细菌细胞膜表面的氨基可以与氧化石墨烯表面的羧基共价结合，可以使细菌的固定更加牢固，从而取得更好的降解效果，通过本专利技术的方法制备得到的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料不受环境条件的制约，在环境治理方法领域具有良好的应用前景和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将产碱杆菌与阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯分散在PBS中，固定化处理，离心，冷冻干燥，得到所述改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料。2.根据权利要求1所述的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯的制备方法为：在阳离子聚丙烯酰胺水溶液中加入氧化石墨烯，加热搅拌，离心，冷冻干燥，得到所述阳离子聚丙烯酰胺改性氧化石墨烯。3.根据权利要求2所述的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液由阳离子聚丙烯酰胺与水按照质量体积比为1～2g：30mL配制而成，所述阳离子聚丙烯酰胺与氧化石墨烯的质量比为1～2：2。4.根据权利要求2所述的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度为75～85℃。5.根据权利要求1所述的改性氧化石墨烯固定化微生物复合材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀霞，尹凌浩，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：