[发明专利]一种掺杂稀土尾矿生物质基载体土壤重金属钝化材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂稀土尾矿生物质基载体土壤重金属钝化材料及制备方法，包括包含如下重量的各组分：芽孢杆菌0.003％、生物质碳粉83.0～85.7％、稀土尾矿14.3～17.0％。其制备方法包括从土壤中分离纯化的芽孢杆菌进行培养放大，浓缩；将稀土尾矿粉碎筛分出100～150目的矿粉；将植物秸秆制成生物质碳粉；将制备的稀土尾矿粉与生物质碳粉按照质量比1:5～1:6混合，加适量水混匀后造粒，干燥2h，再置于管式炉中于600℃缺氧焙烧2h，冷却后，取出，形成载体；将载体采用浸渍法按固液体积比为1﹕2，负载S1中芽孢杆菌菌种，反应时间为4h，取出置保存。本发明通过生物质基稻壳与稀土尾矿的掺杂后，钝化材料的孔径明显增大，增加了对土壤中Cd的吸附固定效果，具有良好的复垦效果。

技术领域

本发明属于土壤重金属修复领域，特别涉及一种掺杂稀土尾矿生物质基载体土壤重金属钝化材料及制备方法。

背景技术

土壤是经济社会可持续发展的物质基础，土壤中重金属含量超标对土壤结构、植物生长以及土壤中的微生物菌群代谢影响较大。常见的土壤中镉污染修复主要有物理、化学淋洗、生物、农艺调整、原位钝化等措施。其中生物修复包括微生物、植物、动物以及联合修复；原位钝化修复是通过施用钝化剂，利用沉淀、吸附配位、有机络合、还原等物理化学机制，使土壤中的镉由交换态向稳定态转化，降低其迁移性、生物有效性，达到修复目的。中轻度镉污染土壤主要采用原位修复为主，即采用生物及其固定化、田间管理等措施钝化土壤中的镉阻控农产品对其富集，在提高农产品质量和改善土壤结构的同时完成修复。优良的钝化剂能实现土壤理化性状和养分的改善，提高土壤微生物的活性，常用的钝化材料主要分为有机类和无机类，其中有机类钝化剂主要包括动物粪便、秸秆、生物炭、城市生活污泥等。由于土壤固有基质的复杂性，多种重金属与土壤界面之间、重金属之间存在复杂的相互作用，因此不同钝化剂钝化效果也不尽相同。通过研发新型生物炭钝化材料，提高其在土壤镉污染修复过程中的钝化性能，同时阻控农作物对土壤中镉的富集成为当前钝化修复技术的发展趋势。

然而，目前钝化材料的制备研究大多关注修复效果，对于固定化微生物材料的稳定性、重复利用等技术问题尚未完全解决，同时土壤重金属钝化剂的大量使用是否对土壤环境造成二次污染也是亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术中的缺点和不足，本发明提供一种掺杂稀土尾矿生物质基载体土壤重金属钝化材料，采用能提高钝化剂载体的机械强度和吸附重金属离子的稀土尾矿掺杂生物质基为载体，负载功能菌后能降低重金属Cd在植株体内的富集，实现土壤中重金属Cd的钝化。

本发明的目的是通过下述技术方案实现，一种掺杂稀土尾矿生物质基载体土壤重金属钝化材料，包含如下重量的各组分：芽孢杆菌0.003％、生物质碳粉83.0～85.7％、稀土尾矿14.3～17.0％。

进一步的，所述的土壤重金属钝化材料的制备方法，包含如下步骤：

S1：从土壤中分离纯化的芽孢杆菌采用牛肉膏培养基进行培养放大，浓缩，使菌群的菌量在0.9～1.1亿/ml；

S2：将稀土尾矿粉碎筛分出100～150目的矿粉，备用；

S3：将植物秸秆缺氧400℃碳化后粉碎至100～150目，制成生物质碳粉；

S4:将步骤S2中制备的稀土尾矿粉与步骤S3中制备的生物质碳粉按照质量比1:5～1:6混合，加适量水混匀后造粒，置于40℃真空干燥箱中干燥2h，再置于管式炉中于600℃缺氧焙烧2h，冷却后，取出，形成载体；

S5：将步骤S4中制备的载体采用浸渍法按固液体积比为1﹕2，负载S1中芽孢杆菌菌种，反应时间为4h，取出置于25～35℃环境中保存。

进一步的，所述的土壤重金属钝化材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中经培养后的芽孢杆菌的菌量为1亿/ml。