[发明专利]一种磁性生物微胶囊、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磁性生物微胶囊、制备方法及其应用，制备步骤为：(1)分别向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入有机模板，再分别加入磁性粒子，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，静置、分离、洗涤、烘干获得多孔碳酸钙微胶囊；(2)配制微生物芽孢培养液；(3)制备包裹微生物芽孢的微胶囊；(4)将微胶囊孔洞进行封堵。将上述制备的微胶囊置于含重金属离子的污水中，缓慢搅拌，并监测污水中重金属离子浓度；结果表明，本发明磁性生物微胶囊可有效矿化游离态重金属离子，形成稳定的矿物，阻止重金属迁移，本发明公开的重金属污染修复方法成本低、速度快、效果好，且无二次污染。

技术领域

本发明属于材料学、微生物学和环境科学多领域交叉的科学技术，具体涉及一种磁性生物微胶囊、制备方法及其应用。

背景技术

随着我国经济的持续快速发展，生态环境中重金属污染问题越来越严重。目前，重金属污染的土地面积高达2000多万公顷，占全国耕地面积的五分之一左右，每年因重金属污染造成的直接经济损失约数百亿元。污染土壤中的重金属迁移至粮食作物会引起严重的食物安全问题，比如拥有“米乡”之称的湖南省，重金属超标的严重后果让粮农们深受其害，严重威胁了人民生命财产安全。污染特别严重的还有一些经济发达地区和工业发展较快地区。因此，重金属污染治理已迫在眉睫。

针对重金属污染修复，可通过改变重金属状态、富集分离以及人工淋洗等物理化学和植物方法来实现。改变重金属状态，使其钝化，可降低其活性、阻止迁移，脱离食物链，降低毒性；利用超积累植物吸收土壤中的重金属，可将重金属从土壤中分离；采用工程技术将重金属变为可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和减少土壤中重金属含量的目的。上述方法修复重金属污染效果较好，但仍然存在诸多问题，物理化学方法成本高、工艺复杂、易产生二次污染，植物方法修复速度慢，均难以大规模的推广应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够用于修复重金属污染的磁性生物微胶囊，修复成本低、速度快、效果好，且无二次污染，本发明的另一个目的是提供一种上述磁性生物微胶囊的制备方法及应用。

技术方案：本发明所述的一种磁性生物微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，分别向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入有机模板，再分别加入磁性粒子，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应完全后静置、分离、洗涤、烘干后即获得多孔碳酸钙微胶囊；

(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，恒温振荡培养24-48小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂，获得微生物芽孢培养液；

(3)将碳酸钙微胶囊装填在玻璃管中，两端封堵，通过蠕动泵将微生物芽孢培养液由下而上打入装填碳酸钙微胶囊的玻璃管，并不断循环，待循环的微生物芽孢培养液浓度稳定后即停止，获得包裹微生物芽孢的微胶囊；

(4)将包裹微生物芽孢的微胶囊浸泡在海藻酸钠溶液中，静置1-2小时，通过喷雾干燥实现微胶囊孔洞的封堵。封堵微胶囊孔洞的海藻酸钠遇水膨胀溶解，实现微胶囊内微生物芽孢的释放，通过微生物的酶促反应特性，矿化游离态重金属离子为稳定矿物，阻止重金属离子的迁移。

进一步的，所述氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液的浓度均为2mol/L，分别向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板，再分别加入等质量的磁性粒子，反应温度为15-50℃，静置1-2小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得多孔碳酸钙微胶囊。

进一步的，所述有机模板为聚苯乙烯磺酸钠，所述磁性粒子为铷铁硼，所述的碳酸钙微胶囊为50-100μm球状多孔结构。

进一步的，所述聚苯乙烯磺酸钠的添加量为5-10g/L，所述铷铁硼的添加量为1-10g/L。