一种重金属污染土修复剂及其修复方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土修复剂及其修复方法，将修复剂与污染土按比例进行混合，该修复剂由多孔硅和水稻秸秆生物炭组成；配制由酵母提取粉、硫酸铵以及三羟基甲基氨基甲苯组成的菌液培养基，依次进行高温灭菌、接种菌液、恒温震荡培养；将培养好的菌液接种至优化的培养基中并恒温培养；将修复剂与污染土混合干燥后获得的土样，同前述的菌液混合并制成圆柱形试样充分浸泡于胶结营养液中并打氧以发生矿化反应；待达到矿化反应时间后取出试样，进行自然风干。本发明专利技术的优点是：通过MICP技术与多孔硅和水稻秸秆生物炭为原料配制修复剂，对锌铅污染土进行修复，减低污染土中重金属的浸出浓度，实现污染土的固化/稳定化。实现污染土的固化/稳定化。实现污染土的固化/稳定化。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土修复剂及其修复方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种重金属污染土修复剂及其修复方法。

技术介绍

[0002]重金属因为其在土壤中存在形态多变，在生物环境中富集，毒性的隐蔽性强和从环境中去除难等特点，对植物、动物甚至人类造成严重伤害。因此，土壤中重金属污染已成为全球最严重的环境问题之一，其修复迫在眉睫。
[0003]运用MICP（Microbially induced calcite precipitation，微生物诱导碳酸钙沉淀）技术对污染土中的重金属进行固定与去除，是一种将微生物原位修复与化学固定相结合的土壤修复新技术。对于MICP技术固化/稳定化重金属污染土的研究，现已有研究以MICP技术固定重金属离子，矿化固结可交换态重金属离子，并以碳酸盐结合态的形式对其封存。在文献“CHENG Yan, ZHAO Xingqing. Study on the consolidation andmineralization of Pb
2+ by carbonate
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mineralization bacteria”（ Research of Environmental Sciences, 2016, 29(10): 1513
‑ꢀ
1520．）、文献“王新花，赵晨曦，潘响亮.基于微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)的铅污染生物修复”(地球与环境, 2015,43(1):80
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85.)及文献“Muthusamy Govarthanan et al. Significance of autochthonous Bacillus sp. KK1 on biomineralization of lead in mine tailings”（Chemosphere, 2013, 90(8): 2267
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2272.）中，成艳、王新花及Muthusamy Govarthanan等国内外众多学者从不同的尾矿中筛选出本土菌种并用于修复Pb污染土，使得形成稳定态含Pb的碳酸盐以及含Pb的CaCO3来去除土壤中的重金属。在文献“王瑞兴, 钱春香, 吴淼, 成亮. 微生物矿化固结土壤中重金属研究”（功能材料, 2007(09): 1523
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1526+1530.）和文献“王明明,钱春香.磷酸盐矿化菌矿化重金属离子Zn~(2+)的研究”（功能材料,2013,44(03):393
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395.）中，钱春香等人选取固定菌种对Zn污染土进行污染土中重金属离子的矿化，并研究了不同污染条件下微生物矿化固结Zn
2+
的作用及机理。文献“王宏胜, 唐朝生, 巩学鹏, 王鹏, 顾凯, 李金文, 施斌. 生物炭修复重金属污染土研究进展”（工程地质学报, 2018, 26(04): 1064
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1077.）、文献“臧俊超. 污染地基土电渗加固和电动修复理论与试验研究”（杭州：浙江大学, 2020.）以及文献“杨贺. 微生物诱导碳酸盐沉积修复猛、铬污染土的稳定性及环境效应研究”（扬州：扬州大学,2019.）和文献“李丽. 基于GIS的银都矿区土壤重金属空间分布与污染评价”（北京：中国地质大学, 2018.）中表明，单一使用各种吸附材料或生物法修复重金属污染土的研究已有较多成果，但是单独物理修复法、化学修复法或生物修复法都有一定的局限性，并且取得的效果不佳，因此将MICP技术与吸附材料联合使用来修复污染土而实现减小重金属的浸出浓度和提高固化材料的力学特性成为我们研究的重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种重金属污染土修复剂及
其修复方法，该修复方法通过MICP技术与多孔硅和水稻秸秆生物炭为原料共同研制的修复剂，来对锌铅污染土进行修复，有效地解决了污染土固化/稳定化的问题。
[0005]本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述修复剂由多孔硅和水稻秸秆生物炭组合而成，所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1～9:1之间。
[0006]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的粒径≤1mm。
[0007]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1。
[0008]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1.5:1。
[0009]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为7:3。
[0010]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为4:1。
[0011]所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为9:1。
[0012]一种涉及任一前述重金属污染土修复剂的修复方法，其特征在于所述修复方法包括以下步骤：（1）将修复剂与污染土按照质量比为1:10的比例进行混合并一起通过孔径为1mm的筛子，筛选出粒径1mm以下的细颗粒备用；所述修复剂由多孔硅和水稻秸秆生物炭组合而成，所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1～9:1；（2）配制细菌的培养基，所述培养基由酵母提取粉、硫酸铵以及三羟基甲基氨基甲苯配制而成；将所述培养基进行高温灭菌；在所述培养基中接种2%的菌液，所述菌液为巴氏芽孢杆菌，菌种编号为ATCC11859；之后在恒温培养箱中震荡培养48h；将培养好的所述菌液按照5%的接种比例接种至优化的所述培养基中，扩大培养时选择恒温培养12h，并使在600nm波长处的吸光值OD600=1.2；（3）称量150g的所述修复剂与所述污染土混合干燥后的土样，同浓度为OD600=1.2、体积为40ml的所述菌液混合；（4）将所述菌液与所述土样搅拌均匀后装入直径为40mm、高为80mm的圆柱体柔性模具中，形成圆柱形试样；（5）将带有所述圆柱体柔性模具的所述圆柱形试样充分浸泡于1L的胶结营养液中并插入打氧泵进行打氧，以充分发生矿化反应；所述胶结液为由NH4Cl、营养肉汤、NaHCO3、Urea、CaCl2
·
2H2O组成；（6）待达到10天的矿化反应时间后取出所述圆柱形试样，拆掉所述圆柱体柔性模具，进行自然风干。
[0013]所述培养基由20g/L的酵母提取粉、10g/L的硫酸铵以及15.748g/L的三羟基甲基氨基甲苯组合而成；所述培养基进行高温灭菌是指在121℃的高温灭菌锅内灭菌20分钟；所述恒温培养箱内设定在30℃、200rpm。
[0014]所述胶结液中各组分的浓度为：NH4Cl 10g/L、营养肉汤3.0g/L、NaHCO3 2.12g/L、Urea 42.0g/L、CaCl2
·
2H2O 88.42g/L。
[0015]本专利技术的优点是：通过MICP技术与多孔硅和水稻秸秆生物炭为原料配制修复剂，对锌铅污染土进行修复，减低污染土中重金属的浸出浓度，实现污染土的固化/稳定化，使得污染场地的二次开发利用。
附图说明
[0016]图1为本专利技术中锌、铅浸出浓度与不同比例修复剂的关系；图2为本专利技术中无侧限抗压强度与修复剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述修复剂由多孔硅和水稻秸秆生物炭组合而成，所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1～9:1之间。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的粒径≤1mm。3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1。4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1.5:1。5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为7:3。6.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为4:1。7.根据权利要求1所述的一种重金属污染土修复剂，其特征在于所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为9:1。8.一种涉及权利要求1
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7任一所述重金属污染土修复剂的修复方法，其特征在于所述修复方法包括以下步骤：（1）将修复剂与污染土按照质量比为1:10的比例进行混合并一起通过孔径为1mm的筛子，筛选出粒径1mm以下的细颗粒备用；所述修复剂由多孔硅和水稻秸秆生物炭组合而成，所述多孔硅与所述水稻秸秆生物炭的质量比为1:1～9:1；（2）配制细菌的培养基， 所述培养基由酵母提取粉、硫酸铵以及三羟基甲基氨基甲苯配制而成；将所述培养基进行高温灭菌；在所述培养基中接种2%的菌液，所述菌液为巴氏芽孢...

【专利技术属性】
技术研发人员：李驰，姚德，李栓虎，葛晓东，董彩环，田蕾，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：