[发明专利]一种生物质气凝胶及磁性微生物菌球的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质气凝胶及磁性微生物菌球的制备方法。生物质气凝胶的制备过程如下：一、使用粉碎后的生物质原料进行制浆，并对所得浆液进行固液分离，得到滤液和滤渣。二、将滤液与氯化1‑丁基‑3‑甲基咪唑混合后进行水热反应，得到水凝胶状溶液。三、在水凝胶状溶液中加入碳酸钾和AlCl₃进行反应，并使得AlCl₃在体系中的摩尔分数大于0.5。将反应产物烘干后得到生物质气凝胶。本发明利用氯化1‑丁基‑3‑甲基咪唑与AlCl₃混合呈现强酸性的特点，避免了制备活性生物碳气凝胶时需要加热的技术问题。同时，氯化1‑丁基‑3‑甲基咪唑还可以和碳酸钾、AlCl₃反应，活化气凝胶的碳基位点，并提高气凝胶的比表面积。

技术领域

本发明属于环境污染微生物治理技术领域，涉及一种生物载体和微生物菌球的方法，具体涉及一种秸秆磁性生物碳和生物质气凝胶的制备方法，以及磁性生物炭和生物质气凝胶双层负载磁性微生物菌球的制备方法。

背景技术

我国是农业大国，秸秆是一种很广泛的农作物废料，秸秆资源尤其丰富，占世界秸秆资源的25％。在我国大量的秸秆被置于田间废弃或直接焚烧，不仅得不到有效利用，而且还会引起严重的大气污染。因此，开发和利用我国丰富的农作物秸秆资源的意义十分重大。

近几年，生物质载体材料在污水处理行业应用越来越多，它不仅可以为微生物提供栖息、繁殖的场所和提供营养物质来促进微生物的生长繁殖，还具有原材料低价易得、可重复利用和吸附性能良好等优点。生物质载体材料主要是由秸秆等生物质演变而来，新鲜的秸秆不仅可以在完全或部分缺氧条件下热解产生的高度稳定的生物碳质材料，还可以提取其中的糖分用于制备生物碳气溶胶，生物碳气溶胶具有孔径丰富、比表面积高、密度低、制备简单、价格低廉等优点。

目前已报道的生物载体固定化方法有吸附法、包埋法、交联法和共价结合法，其中吸附法具备操作简单、成本低、对细胞活性影响小等优点，但缺点是载体与微生物结合力较低，效果不稳定。因此，急需研发一种磁性生物炭和生物质气凝胶双层负载磁性微生物菌球的制备方法，该方法不仅对细胞活性影响小，还确保了载体与微生物结合的高稳定性。此外，现有的磁性生物菌剂的制备方法多采用磁粉与菌剂混合，然后再包埋固定的模式，由于磁粉密度较大，在包埋混合过程中因重力沉降作用导致磁性材料在菌球内分布不均，无法产生稳定的磁场，从而影响微生物菌剂的处理效果。本发明采用双层载体负载微生物菌球，主要为内外双层分开负载模式，外层负载采用磁性生物炭载体，磁性材料均匀覆盖在菌球外层，为微生物菌剂提供稳定的磁场，从而提高水处理效果，且制备过程简单、环保、节省成本较低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种生物质气凝胶及微生物菌球的制备方法，以获取磁场均匀、比表面积大的微生物菌球，从而提高对生活废水的处理效果。

第一方面，一种生物质气凝胶的制备方法，具体如下：

步骤一、使用粉碎后的生物质原料进行制浆，并对所得浆液进行固液分离，得到滤液和滤渣。

步骤二、将步骤一得到的滤液与氯化1-丁基-3-甲基咪唑混合后进行水热反应，得到水凝胶状溶液。

步骤三、在步骤二得到的水凝胶状溶液中加入碳酸钾和AlCl₃进行反应，并使得AlCl₃在体系中的摩尔分数大于0.5。将反应产物烘干后得到生物质气凝胶。

作为优选，所述的生物质原料采用小麦秸秆。

作为优选，步骤二中所述的水热反应的反应温度为150℃～170℃。

作为优选，步骤三中水凝胶状溶液、碳酸钾和AlCl₃在水浴条件下反应。

第二方面，一种双层负载磁性微生物菌球的制备方法，具体如下：