[发明专利]一种修复有机污染土壤的木质纤维基负载微生物材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种修复有机污染土壤的木质纤维基负载微生物材料的制备方法，材料制备方法包括以下步骤：(1)首先以农业废弃物为原料通过高温高压碱液法提取木质纤维基；(2)其次通过氨基酸对木质纤维基进行改性，得到氨基酸改性木质纤维基；(3)将氨基酸改性木质纤维基与磷铵盐混合通过高温水热法制备掺杂N、P元素的氨基酸改性木质纤维基材料；(4)改性木质纤维基负载微生物菌剂，本发明提高了木质纤维基的生物相容性和表面蓬松度、孔径和孔数，化学改性引入氨基酸提供微生物所需氮源，水热法掺杂N、P元素能增大材料比表面积和孔道结构，作为微生物载体起到良好的吸附作用，并为微生物提供营养物质，促进微生物对污染物的降解。

技术领域

本发明属于有机污染土壤修复领域，特别涉及一种修复有机污染土壤的木质纤维基负载微生物材料的制备方法。

背景技术

近些年生物修复技术及其在石油烃/多环芳烃污染土壤修复领域已掀起一阵研究热潮，其中土壤污染是我国现阶段发展所面临的重要挑战。生物修复技术是利用微生物及其它生物将存在于土壤中的有毒有害有机污染物降解成二氧化碳和水或其它无害物质的技术和方法。与物理化学修复技术相比生物修复技术具有安全、破坏性小、效果好、操作简单以及不易导致二次污染等优点。根据治理过程中添加微生物的来源不同，可将微生物修复分为自然衰减法、生物刺激修复技术和生物强化修复技术，其中生物强化修复技术具有菌剂浓度高、降解能力强、降解迅速等特点。在健康和环境影响最小化的前提下实现石油烃或多环芳烃污染土壤的减量化和无害化修复。

木质纤维基是农业废弃物的主要成分，其由纤维素、半纤维素和木质素构成，作为自然界最大量的可回收利用资源。木质纤维基是一种功能性纤维基，其表面蓬松具有微孔道结构，未经改性处理的木质纤维基对微生物吸附作用弱，且其微孔道不利于微生物获取营养物质、溶解氧及微生物代谢产物的排放。

发明内容

本发明的目的是提供一种修复有机污染土壤的木质纤维基负载微生物材料的制备方法，本发明通过对木质纤维基进行化学-物理改性，解决了传统的木质纤维基吸附作用弱，不利于微生物获取营养物质、溶解氧及微生物代谢产物排放的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种修复有机污染土壤的木质纤维基负载微生物材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)木质纤维基的提取及纯化：选取农业废弃物进行机械绞碎，过土壤筛筛分处理，筛分后的固体颗粒进行碱液浸泡，碱液浸泡后的固体颗粒在高温压力锅内蒸煮，蒸煮完成后冷却至室温，收集滤液滴加酸性溶液调节pH，待滤液中的固体完全析出后过滤，滤渣依次利用酸性溶液、蒸馏水洗涤多次，冷冻干燥24h至恒重，即得到木质纤维基材料。

(2)木质纤维基氨基酸改性：在烧杯中先加入木质纤维基和蒸馏水，搅拌均匀后滴加碱液调节溶液pH，将调节完pH的混合液移至三口瓶，在三口瓶中依次加入氨基酸和甲醛，搅拌反应，恒温酸析，酸析完成后将反应液冷却至室温，固液分离，滤渣先通过蒸馏水洗涤多次，再冷冻干燥24h至恒重，即得到氨基酸改性木质纤维基。

(3)水热法制备掺杂N、P氨基酸改性木质纤维基材料：先在烧杯中依次加入磷酸铵盐和蒸馏水，搅拌均匀，然后加入氨基酸改性木质纤维基材料，搅拌均匀，将混合液移至高温高压反应釜内反应一定时间，冷却至室温，进行酸析，酸析完成后固液分离，滤渣先通过蒸馏水洗涤多次，再冷冻干燥24h至恒重，即得到掺杂N、P氨基酸改性木质纤维基材料。

(4)微生物菌种负载：取一定量菌种接种至活化的CPDA培养基中，即得到菌种活化液，在一定温度下培养，然后将菌种活化液浸泡至掺杂N、P的氨基酸改性木质纤维基中，混合均匀，静置培养一段时间，离心倾倒上清液，冷冻干燥，即得到负载微生物的木质纤维基。

进一步地，在步骤(1)中，所述农业废弃物包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、黄豆秸秆、稻壳、花生壳中的一种或几种。