[发明专利]一种亲油包水固定化微生物载体及其制备方法

说明书

本发明属于多孔材料的制备领域，具体涉及一种用于降解溢油的亲油包水固定化微生物载体及其制备方法。固定化微生物的载体选用石墨烯作为基质材料，对基质材料石墨烯进行分子设计使其表面带有羟基、羧基的亲水基团和双键疏水聚合基团，形成了双亲结构，使固定化微生物的载体具有既亲油又亲水的双亲特性，可漂浮于水面，有利于吸附悬浮于水面的溢油，并为微生物的生长提供了必要的阳光、空气和水；同时，双亲结构石墨烯交联亲酯性有机高分子，使载体具有弱极性亲和性，能够与油滴互相吸引定向移动，并快速将有滴吸附在载体表面，吸附力强，不易脱落。使用本发明制备的固定化微生物载体降解溢油，降解率大大提高，对溢油海域的环境修复作用效果好。

技术领域

本发明属于多孔材料的制备领域，具体涉及一种用于降解溢油的亲油包水固定化微生物载体及其制备方法。

背景技术

海上石油开采、船舶运油，溢油事故越发频繁，溢油污染严重是世界性共同灾难，影响较大的国内有大连湾、蓬莱康菲油田和青岛黄岛溢油事故等，不但造成巨大的经济损失，而且给海洋环境带来难以修复的生态灾难。研究高效清除油污的方法，恢复受污染的生态环境，是各海洋国家、政府和科研部门极为关注的责任。目前使用的主流清理方法是物理法和化学法，二者可以快速清理大部分的溢油，但对于机械法无法清除的海面薄油膜、乳化油和沙滩的残油，以及消油剂被禁止使用的近海岸，生物法体现了无可替代的重要作用。为了减少应用现场与本土微生物产生拮抗作用，本发明研制一种能追踪亲和分散油污的固定化微生物的载体，这种载体能保护石油降解菌在油水界面上快速繁殖、高速高效降解残油。

固定化微生物技术自问世以来，显示出广阔的发展前景。固定化微生物技术是提高海洋溢油残留油降解效率的重要途径。投放到现场的微生物修复产品多为游离态微生物，用于残油处理尚存在一定缺陷，不能解决海水的稀释、风浪的作用而导致石油降解菌流失的问题。而固定化微生物到载体上之后抗干扰和耐受力明显增加。因此，石油降解菌固定化技术具有特殊的技术优势和应用前景。

选择适宜的固定化微生物载体是实现产业化的关键，而载体的好坏又取决于载体的机械强度、寿命和包埋微生物细胞的容量和活性。理想的载体材料具有可生物降解性，廉价、丰富的孔隙为微生物的生长和繁殖提供空间。载体材料也应具有吸油性和悬浮性，悬浮性的载体材料有利于微生物在油水界面繁殖，使微生物更容易与溢油接触。许多载体材料已报道用于修复溢油，然而，寻找既具有吸油性又具有漂浮性的材料并非易事。活性碳是应用最广泛的固定化载体，如公开号CN103923905A、CN103923904A、CN103923903A制备的稻草秸秆基、玉米芯基、花生壳基活性碳载体，制得的修复剂微生物不易泄漏、具有漂浮性，但对溢油的吸附量低；公开号CN104004745A使用海藻酸钙-贻贝壳固定化海洋细菌，具有成本低廉、无毒无害、活力高的等优点，但载体不具有漂浮性；聚乙烯醇作为包埋载体有机械强度高、抗分解能力强、价格低廉等优点，如公开号CN103194437A使用聚乙烯醇-硼酸二次交联完成细菌固定化用于污水处理，降低了固定化过程对细菌的伤害又有效减少粘连和水溶膨胀的问题，但聚乙烯醇不具有漂浮性，不能用于处理海面的油膜。聚氨酯泡沫塑料是一种常用的载体材料，如公开号CN103951039A发明的聚氨酯载体的硝化细菌固定化生物活性填料具有漂浮性，但不易降解、易造成二次污染。