[发明专利]一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法

说明书

本发明公开了一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，包括以下步骤：(1)制备磁性多孔碳酸钙微球；(2)配制浓度为10⁸～10⁹个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，将胶质芽孢杆菌芽孢培养液打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，通过喷雾干燥获得包负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球；(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，置于恒温环境至干燥。本发明所述方法，开创性的通过磁性多孔碳酸钙微球负载微生物，磁性粒子富集游离态钙离子，微生物诱导矿化为具有胶凝特性的矿物，将松散石英砂颗粒胶结成一个整体，并具有一定力学性能。

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，具体涉及一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法。

背景技术

机动车、工业生产、燃煤、扬尘是当前我国城市环境空气中颗粒物的主要来源，约占85％-90％，其中扬尘对空气中颗粒物的年分担率为18％，采暖季为12％、非采暖季为23％。由此可见，扬尘是构成空气污染极其重要的因素之一。扬尘的危害具有多样性，主要表现为：危害人类健康，扬尘颗粒随着空气流动而移动，易被人吸食，为细菌、病毒传播提供通道；影响空气质量，加剧区域大气层热效应，增加极端气候事件，引起雾霾、酸雨、光化学烟雾现象，导致能见度降低；影响城市景观和植物生长，建筑物和植物表面沾满扬尘，视觉感官不佳，同时会阻碍植物光合作用，导致植物枯死，破坏生态平衡。

基于扬尘的危害，国内外研究机构对其防治技术开展了大量研究。当前扬尘的防治方法主要有洒水、机械加盖、防风墙、防尘网和表面固化等，洒水防尘最大缺点是造成大量水资源的浪费，不是经济有效的抑尘方法；机械加盖、防风墙、防尘网成本高，有效负载低，浪费材料，且不能捕捉漂浮在空气中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，抑尘能力有限；表面固化防尘法是通过物理、化学抑尘剂将扬尘颗粒胶结成团或表面结壳，从而抑制扬尘飞扬，该方法抑尘效果显著，受到国内外研究机构的广泛关注。尽管上述表面固化抑尘剂种类繁多、抑尘效果好，但普遍存在功能单一、价格昂贵、甚至具有毒性、腐蚀性、难降解等一系列弊端，难以大规模的推广应用。因此，研发降解性好、无二次污染、抑尘效果优良且价格低廉的新材料和新技术在今后很长时间内将是一个重要的研究热点。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有环境友好、过程快速高效、晶体尺寸和胶结强度精准可控等诸多优势的磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法。

技术方案：本发明所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，包括以下步骤：

(1)配制等物质量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等质量的有机模板、磁性粒子，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度20～30℃，静置1～2小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；

(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，获得浓度为10⁸～10⁹个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；

(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得包负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球；

(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，置于恒温环境至干燥。

进一步的，步骤(1)中所述氯化钙、碳酸氢钠溶液溶度均为1～5mol/L。

进一步的，步骤(1)中所述有机模板为十二烷基磺酸钠，所述有机模板的添加量为1～10g/L，所述磁性粒子为四氧化三铁，添加量为1～5g/L。