【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生态环境修复，具体涉及一种可控释生物炭基增效复合载体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、微生物修复技术是指利用水/土壤-微生物-污染物系统所自有的物理、化学和生物过程，使有机污染物在微生物的新陈代谢循环中得到转化或去除，其费用低、效果好，次生污染少，被认为是有机污染水体和土壤生态修复的一种经济、高效、低碳、可持续的绿色清洁技术。然而，在工程实施过程中，受水/土壤环境理化条件及有机污染物性质、污染程度等因素制约，水/土壤中土著降解功能微生物常存在数量不足、活性偏低、生长缓慢等问题，导致修复效率不高、修复效果不佳、修复周期偏长。一般情况下，可以通过投加具有降解效能的功能菌株或菌剂、营养物质、表面活性剂、生长基质、生物载体及固定化酶/微生物等手段提高微生物降解效能，改善提升土著微生物对有机污染水体和土壤的修复效果。
2、生物炭是生物质在完全或部分缺氧情况下经热解产生的高度芳构化的多孔固体颗粒物质，其孔隙结构发达、比表面积和离子交换量大，含有大量碳、氮等营养元素，对微生物生长、定植、增殖等有显著积极作用，常被用作惰性生物载体广泛应用于生态环境修复强化增效中，其功能化制备是当前技术开发的热点。在此基础上，如何进一步提高微生物代谢活性是实现修复效能提升的关键。生化代谢本质上是系列链式酶促氧化还原反应的集合。在氧化还原反应中，电子传递速率是制约反应快慢的重要因素。有研究表明，氧化还原介体能够加速电子从初级电子供体传递到最终电子受体，从而使反应速率提升一至几个数量级，其能够催化反硝化过程、增强硝基芳香族化合物的厌氧
3、研发基于生物炭粉末固定化+氧化还原介体负载+可控释长效作用等多功能复合型增效载体材料，并开发其工程应用，将有望解决上述修复技术在实施中的问题和缺陷。其中，优选氧化还原介体及在不破坏生物炭基微球结构前提下可控造孔，有效调控其微孔大小及数量、增加生物炭微球表官能团数量，调控氧化还原介体负载量及释放速率，是增效复合载体材料制备的关键。可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法及在中轻度有机污染水体和土壤微生物修复中的应用尚未见报道。因此，亟需一种新的技术方案，解决上述问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可控释生物炭基增效复合载体材料及其制备方法与应用。本专利技术所提供的一种可控释生物炭基增效复合载体材料，属于多功能增效复合载体材料，具有生物炭固定化、可控造孔控释以及氧化还原介体负载生物催化强化等优点，其中利用磷酸造孔，可在不破坏微球结构前提下可控造孔，有效调控其微孔大小及数量、增加生物炭微球表官能团数量，调控介体负载量及释放速率，有利于微生物对有机污染物的降解，增强生态修复效率，适用于受中轻度有机污染水体和土壤微生物修复。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、将农业废弃物干燥、破碎、炭化、球磨、筛分处理，获得生物炭基体；
5、s2、将所述生物炭基体与海藻酸钠溶液混合均匀，获得混合溶液；
6、s3、将混合溶液挤入含氯化钙溶液中交联固化，收集固体微球，清洗、筛分获得生物炭固体微球，并干燥；
7、s4、将所述生物炭固体微球加入含磷酸和氧化还原介体混合溶液搅拌反应；
8、s5、清洗至溶液为中性。
9、进一步地，步骤s1中，所述农业废弃物选自杂草、落叶、枯枝、果壳、果渣、农作物秸秆中的一种或多种混合物；
10、优选地，花生壳和玉米秸秆、玉米芯的混合物，
11、所述农业废弃物经干燥、破碎后，粒径为0.1～0.3mm。
12、进一步地，步骤s1中，
13、所述炭化的条件为：在限氧条件下，程序升温，升温速率5～10℃/min，炭化温度400～700℃，炭化时间1～5h；优选地，所述炭化温度为550℃，炭化时间为3h；
14、进一步地，步骤s1中，
15、所述球磨具体采用行星式球磨机，球料比为4～10﹕1，球磨机转速为100～350r/min，球磨时间为2～12h；所述筛分具体采用100～150目不锈钢筛网过筛分离；
16、优选地，所述球磨机转速为200r/min，球磨时间为4～6h；
17、进一步地，步骤s2中，海藻酸钠溶液浓度为1.0～5.0wt％，生物炭基体质量分数为0.5～10wt％；
18、进一步地，步骤s3中，含氯化钙溶液浓度为1.0～3.0wt％；干燥方式为真空冷冻干燥，干燥时间为6～24h。
19、进一步地，步骤s4中，所述氧化还原介体选自蒽醌、血红素、蒽醌-2-磺酸钠、核黄素或甲基紫精的一种或多种。
20、进一步地，步骤s4中，所述氧化还原介体溶液的浓度为1～10wt％；磷酸溶液的浓度为0.5～15vt％。
21、本专利技术的另一个目的在于，提供一种可控释生物炭基增效复合载体材料，其特征在于，由上述制备方法制备而成的可控释生物炭基增效复合载体材料，复合载体材料形态规则，呈分散微球颗粒，粒径3～5mm，密度为1.05～1.5g/cm3。
22、本专利技术的另一个目的在于，提供一种所述可控释生物炭基增效复合载体材料在受中轻度有机污染水体和土壤微生物修复中的应用。
23、具体地，包括：
24、(1)中轻度有机污染水体微生物修复中，将该粒径分布均匀、分散状态理想且密度合适的可控释生物炭基增效复合载体材料与水混合后，高速喷射入受污染水体中强力混合均匀，实施应用完成。
25、(2)中轻度有机污染土壤微生物修复中，将待修复污染土壤区域进行浇灌、深松、深翻，然后将可控释生物炭基增效复合载体材料与水、专性微生物、污染土壤混合配置为稀浆液，喷洒施用到待修复污染土壤区域混合修复；一定时间后，进行多次浇灌、翻松，过程中可适当增加浆液喷洒次数，实施应用完成。
26、本专利技术具有以下有益效果：
27、(1)本专利技术所提供的一种可控释生物炭基增效复合载体材料，属于多功能增效复合载体材料，具有生物炭固定化、可控造孔控释以及氧化还原介体负载生物催化强化等优点，其中利用磷酸造孔，可在不破坏微球结构前提下可控造孔，有效调控其微孔大小及数量、增加生物炭微球表官能团数量，调控介体负载量及释放速率，有利于微生物对有机污染物的降解，增强生态修复效率，使其在不同条件下污染物生物处理过程中更具优势。
28、(2)本专利技术所提供的一种可控释生物炭基增效复合载体材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述农业废弃物选自杂草、落叶、枯枝、果壳、果渣、农作物秸秆中的一种或多种混合物；所述农业废弃物经干燥、破碎后，粒径为0.1～0.3mm。
3.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述炭化的条件为：在限氧条件下，程序升温，升温速率5～10℃/min，炭化温度400～700℃，炭化时间1～5h；所述球磨具体采用行星式球磨机，球料比为4～10﹕1，球磨机转速为100～350r/min，球磨时间为2～12h；所述筛分具体采用100～150目不锈钢筛网过筛分离。
4.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，海藻酸钠溶液浓度为1.0～5.0wt％，生物炭基体质量分数为0.5～10wt％。
5.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，含氯化钙溶液浓度
6.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述磷酸浓度为0.5～15vt％；所述氧化还原介体浓度为1.0～10wt％。
7.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述氧化还原介体选自蒽醌、蒽醌-2-磺酸钠、血红素、核黄素或甲基紫精中的一种或多种混合物。
8.一种可控释生物炭基增效复合载体材料，其特征在于：如权利要求1-7任一所述制备方法制备而成的可控释生物炭基增效复合载体材料，复合载体材料的粒径为3～5mm，密度为1.05～1.5g/cm3。
9.一种权利要求8所述可控释生物炭基增效复合载体材料在受中轻度有机污染水体和土壤微生物修复中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述农业废弃物选自杂草、落叶、枯枝、果壳、果渣、农作物秸秆中的一种或多种混合物；所述农业废弃物经干燥、破碎后，粒径为0.1～0.3mm。
3.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述炭化的条件为：在限氧条件下，程序升温，升温速率5～10℃/min，炭化温度400～700℃，炭化时间1～5h；所述球磨具体采用行星式球磨机，球料比为4～10﹕1，球磨机转速为100～350r/min，球磨时间为2～12h；所述筛分具体采用100～150目不锈钢筛网过筛分离。
4.根据权利要求1所述可控释生物炭基增效复合载体材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，海藻酸钠溶液浓度为1.0～5.0wt％，生物炭基体质量分数为0.5～10wt％。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：易晓辉，涂俊，白晓彤，稂涛，黄明智，王世香，冯亚玲，
申请(专利权)人：华南师大清远科技创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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