CN102824897A - 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法 - Google Patents

一种污染水体石油吸附剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102824897A
CN102824897A CN2012103111825A CN201210311182A CN102824897A CN 102824897 A CN102824897 A CN 102824897A CN 2012103111825 A CN2012103111825 A CN 2012103111825A CN 201210311182 A CN201210311182 A CN 201210311182A CN 102824897 A CN102824897 A CN 102824897A
Authority
CN
China
Prior art keywords
maize straw
trichoderma viride
adsorbent
bacteria suspension
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103111825A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102824897B (zh
Inventor
党志
蓝舟琳
郭楚玲
彭丹
卢桂宁
杨琛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201210311182.5A priority Critical patent/CN102824897B/zh
Publication of CN102824897A publication Critical patent/CN102824897A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102824897B publication Critical patent/CN102824897B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Removal Of Floating Material (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种污染水体石油吸附剂及其制备方法，包括以下步骤：（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重；（2）上述玉米秸秆粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；（3）玉米秸秆粉末经过高压湿热灭菌后，均匀地滴加入绿色木霉菌（Trichoderma viride Persoon:Fries）悬液和Mandel营养液，温度为20~45℃条件下进行固态发酵培养；（4）培养2~14天后终止反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得石油吸附剂。本发明工艺简单，制备的吸附剂具备较好的吸油能力及保油能力，操作过程比较容易且不产生二次污染，从生产到使用回收均绿色环保。

Description

一种污染水体石油吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污染水体石油吸附剂及其制备方法。具体是运用绿色木霉对玉米秸秆改性制备吸附剂的方法，该吸附剂可应用于受石油污染的水体修复。
背景技术
石油是由烷烃、环烷烃和芳香烃等复杂的有机化合物组成的混合物，其中芳香烃类具有“三致”作用。由于炼油厂排放及船舶营运泄露等原因，世界各地每年产生约120万吨的石油进入水体，妥善处理海上溢油一直是人们关注的课题。目前，处理海上石油污染的主要方法包括：（1）物理修复；（2）化学处理；（3）生物修复技术等。其中，物理修复中使用的溢油吸附剂具有快速、大量去除和回收漏油的可能性，因而受到广泛关注。
溢油吸附剂主要分为无机矿物材料、有机合成材料和有机天然材料三类。良好的溢油吸附剂应当具有高的吸附容量、低密度、适当的保油能力和良好的生物降解性能。无机矿物材料作为溢油吸附剂时，浮力低，吸油量较小，并且难以现场处理。有机合成材料多数以石油副产品为合成单体，制备成本高，不可生物降解，并且吸油后处理麻烦。这一切都促使人们寻求制备环境友好且来源广泛的溢油吸附剂。我国是个农业大国，木质生物质等天然有机材料来源广泛，农作物秸秆年产量超过7亿吨，其中的玉米秸秆高达3.2亿吨/年，这使得具有环境友好型的玉米秸秆具备制备溢油吸附剂的可能性。然而，玉米秸秆虽然具备一定的吸油能力，但是其吸附量较小，因此有必要通过改性来提高其吸附效果。在现有的改性方法中，生物改性相比物理改性和化学改性而言，由于其具有改性过程能耗小、不会产生二次污染等优点，近年来成为人们研究的热点。
发明内容
本发明目的之一是为了提供一种污染水体石油吸附剂。
本发明的另一目的是为了提供上述吸附剂的制备方法，即充分利用玉米秸秆，对其进行生物改性，制备出一种环境友好型溢油吸附材料。玉米秸秆在华南地区数量丰富、来源广泛，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中纤维素占绝大部分。纤维素分为结晶区和非结晶区，吸附起主要作用的是非结晶区的纤维素，为了提高玉米秸秆对石油污染物的吸附能力，需要降低纤维素的含量，提高材料的比表面积并且降低材料的结晶度。
本发明使用的微生物菌种为购自广东省微生物菌种保藏中心的一株绿色木霉GIM3.141，是纤维素酶的高产菌株，可大量产纤维素酶。因此，本发明正是利用可大量降解纤维素的绿色木霉，以固态发酵的方式来降解玉米秸秆中的部分纤维素，从而提高玉米秸秆的吸附能力。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种污染水体石油吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）取玉米秸秆（Raw corn stalk,RCS）洗净，烘干至恒重；
（2）上述玉米秸秆粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（3）玉米秸秆粉末经过高压湿热灭菌后，均匀地滴加入绿色木霉菌（Trichoderma viride Persoon:Fries）悬液和Mandel营养液，温度为20~45℃条件下进行固态发酵培养；
（4）培养2~14天后终止反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得石油吸附剂（Trichoderma viride modified corn stalk,TCS）。
优选地，步骤（3）中所述绿色木霉菌悬液浓度为107~108个孢子·ml-1，所述绿色木霉菌悬液与玉米秸秆粉末的质量比为（1.5~2.5）：100，所述玉米秸秆粉末与Mandel营养液的质量体积比为1:（1~5）g/ml。
优选地，所述绿色木霉菌悬液与玉米秸秆粉末的质量比为2：100，所述玉米秸秆粉末与Mandel营养液的质量体积比为1:4g/ml。
优选地，步骤（3）中所述发酵培养的温度为25℃。
优选地，步骤（3）中所述灭菌温度为121℃。
优选地，步骤（4）中所述培养时间为6天。
优选地，步骤（4）中，所述终止反应是使用70-80℃热水灭活微生物。
步骤（3）中所述绿色木霉菌悬液的制备方法为：利用血球计数板计算不同浓度菌悬液中绿色木霉孢子个数，通过紫外分光光度计读出对应浓度菌悬液的吸光度，据此作出绿色木霉孢子个数和吸光度的标准曲线，通过调节菌悬液吸光度即可得到所需浓度的绿色木霉菌悬液。
步骤（3）中所述Mandel营养液的配方为：KH2PO42.0g，CaCl2·2H2O 0.4g，MgSO4·7H2O 0.3g，(NH4)2SO42.8g，Urea(H2NCONH2)0.3g，蔗糖12g，微量元素（FeSO4·7H2O 5.0mg，MnSO4·H2O 1.6mg，ZnSO4·7H2O 1.4mg，CoCl22.0mg），蒸馏水1L。
按照上述步骤制备的石油吸附剂，用于处理溢油污染的具体实施步骤如下：
（1）将制得的溢油吸附剂投加分散到受石油污染的水体中；
（2）该吸附剂在受石油污染水体中能较好地将石油污染物吸附并固定在其上，以减少石油的扩散污染；
（3）60分钟吸附后将吸附完的吸附剂捞起回收；
（4）将回收后的材料作为燃料使用。
对比现有技术，本发明有如下优点：
（1）本发明利用农业废弃物玉米秸秆作为原材料，其来源广泛，成本低廉。这样，进行大量改性制备溢油吸附剂不仅可以充分利用农业废弃物，解决农业废弃物的处置问题；另一方面吸附剂又能高效吸附水体中的溢油，解决石油污染问题。
（2）本发明利用生物改性，改性过程不产生二次污染，绿色环保。
（3）本发明工艺较为简单，反应条件易于实现。
（4）本发明制备的溢油吸附剂具备较好的吸油能力及保油能力，在用于受石油污染水体修复之后，可回收作为燃料，或者被微生物降解处理，解决了无机吸附材料和有机合成材料使用后难于处理的问题。
附图说明
图1改性时间与TCS吸油量的关系图；
图2固液比与TCS吸油量的关系图；
图3改性温度与TCS吸油量的关系图；
图4RCS(a,b)和TCS(c,d)的扫描电镜图；
图5RCS和TCS的X射线衍射图；
图6TCS的保油性能图；
图7改性前后RCS和TCS的吸油量变化图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
本发明对石油吸附量的测定计算方法如下：将0.2g吸附材料加入到含有原油（油膜厚度约为0.5cm）的150ml水溶液中，室温下振荡1h后，用筛网捞出吸附剂，通过重量法测定石油吸附量。
实施例1
（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重，粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（2）取1.5g玉米秸秆粉末（已经过121℃高压湿热灭菌），均匀地滴加入0.03g绿色木霉菌悬液（已利用紫外分光光度计调节为107个孢子·ml-1，即投菌量为2%）和Mandel营养液4.5ml，在30℃和固液比（g玉米秸秆：ml营养液）为1:3时，分别进行固态发酵培养2、4、6、8、10、12和14天；
（3）培养指定天数后，使用75℃热水灭活微生物以终止其反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得溢油吸附剂；
（4）测定改性后制得的材料吸油量，得到优选培养时间为6天，此时吸油量达到11.57g·g-1，如图1所示。
实施例2
（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重，粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（2）取1.5g玉米秸秆粉末（已经过121℃高压湿热灭菌），均匀地滴加入0.03g绿色木霉菌悬液（已利用紫外分光光度计调节为107个孢子·ml-1，即投菌量为2%）和Mandel营养液，在30℃时，分别以1:1、1:2、1:3和1:4四种固液比（g玉米秸秆：ml营养液）进行固态发酵培养；
（3）培养6天后，使用75℃热水灭活微生物以终止其反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得溢油吸附剂；
（4）测定改性后制得的材料吸油量，得到优选固液比为1:4，此时吸油量达到13.25g·g-1，如图2所示。
实施例3
（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重，粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（2）取1.5g玉米秸秆（已经过121℃高压湿热灭菌），均匀地滴加入0.03g绿色木霉菌悬液（已利用紫外分光光度计调节为107个孢子·ml-1，即投菌量为2%）和Mandel营养液6ml，在优选改性天数（6天）和优选固液比（1:4）时，在25℃、30℃、35℃和40℃的条件下固态发酵培养；
（3）培养6天后，使用75℃热水灭活微生物以终止其反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得溢油吸附剂；
（4）测定改性后制得的材料吸油量，得到优选培养温度为25℃，此时吸油量达到13.84g·g-1，如图3所示。
将本实施例在25℃条件下得到改性玉米秸秆与改性前玉米秸秆的吸油量进行对比，结果发现改性后的玉米秸秆吸油量提升了110.33%，参见图7。
本实施例在25℃条件下得到改性玉米秸秆与改性前玉米秸秆的扫描电镜图如图4所示。玉米秸秆粉碎后会暴露出内部的结构，对比图4-a和图4-c，RCS表层碎屑平整致密，而经过生物改性后制得的TCS，则因为材料被绿色木霉降解而变得粗糙褶皱。对比图4-b和图4-d，原材料RCS内芯碎屑表面光滑，而改性后制得的TCS变得粗糙多褶。上述均表明，玉米秸秆经过生物改性后，其表面粗糙度增加，因而使得材料具有较大的吸油容量。
根据谱图5可以计算出RCS和TCS（培养6天、固液比为1:4，改性温度为25℃条件下得到的改性玉米秸秆）的结晶度分别为0.43和0.40，这说明生物改性降低了玉米秸秆材料的结晶度，TCS比起RCS表面结构更加粗糙；这与SEM显示的结果一致，表明TCS对油类物质具有更多的粘附位置，为材料大量吸油提供了有利条件。
实施例4
（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重，粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（2）取1.5g玉米秸秆（已经过121℃高压湿热灭菌），均匀地滴加入0.03g绿色木霉菌悬液（已利用紫外分光光度计调节为107个孢子·ml-1，即投菌量为2%）和Mandel营养液6ml，在优选改性天数（6天）、优选固液比（1:4）和优选改性温度（25℃）条件下进行固态发酵培养；
（3）培养6天后，使用75℃热水灭活微生物以终止其反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得溢油吸附剂；
（4）测定吸附剂的保油曲线，结果如图6所示。在TCS吸附达到平衡后取出的前1min，原油迅速滴淌；而在1-10min的区域，原油滴淌趋于缓慢；当滴淌时间超过10min后，材料的吸油量仍有13.35g·g-1，为一开始（17.83g·g-1）的74.87%，可见材料具有较好的保油性能。

Claims (10)

1.一种污染水体石油吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取玉米秸秆洗净，烘干至恒重；
（2）上述玉米秸秆粉碎后过20-40目筛，得到玉米秸秆粉末；
（3）玉米秸秆粉末经过高压湿热灭菌后，均匀地滴加入绿色木霉菌（Trichoderma viride Persoon:Fries）悬液和Mandel营养液，温度为20~45℃条件下进行固态发酵培养；
（4）培养2~14天后终止反应，将改性完成的玉米秸秆冲洗干净，干燥后制得石油吸附剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述绿色木霉菌悬液浓度为107~108个孢子·ml-1，所述绿色木霉菌悬液与玉米秸秆粉末的质量比为（1.5~2.5）：100，所述玉米秸秆粉末与Mandel营养液的质量体积比为1:（1~5）g/ml。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述绿色木霉菌悬液与玉米秸秆粉末的质量比为2：100，所述玉米秸秆粉末与Mandel营养液的质量体积比为1:4g/ml。
4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述发酵培养的温度为25℃。
5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述灭菌温度为121℃。
6.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述培养时间为6天。
7.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述终止反应是使用70-80℃热水灭活微生物。
8.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述绿色木霉菌悬液的制备方法为：利用血球计数板计算不同浓度菌悬液中绿色木霉孢子个数，通过紫外分光光度计读出对应浓度菌悬液的吸光度，据此作出绿色木霉孢子个数和吸光度的标准曲线，通过调节菌悬液吸光度即可得到所需浓度的绿色木霉菌悬液。
9.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述Mandel营养液的配方为：KH2PO42.0g，CaCl2·2H2O 0.4g，MgSO4·7H2O0.3g，(NH4)2SO42.8g，H2NCONH20.3g，蔗糖12g，FeSO4·7H2O 5.0mg，MnSO4·H2O 1.6mg，ZnSO4·7H2O 1.4mg，CoCl22.0mg，蒸馏水1L。
10.权利要求1至9任一项所述方法制备的石油吸附剂。
CN201210311182.5A 2012-08-28 2012-08-28 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法 Active CN102824897B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210311182.5A CN102824897B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210311182.5A CN102824897B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102824897A true CN102824897A (zh) 2012-12-19
CN102824897B CN102824897B (zh) 2015-09-16

Family

ID=47328332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210311182.5A Active CN102824897B (zh) 2012-08-28 2012-08-28 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102824897B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104801285A (zh) * 2015-05-06 2015-07-29 哈尔滨工业大学 一种霉菌和农林废弃物混合生物吸附剂的制备方法
CN104998619A (zh) * 2015-06-15 2015-10-28 常州大学 一种介孔土豆渣吸附材料及其制备方法
CN106906149A (zh) * 2017-05-05 2017-06-30 东北林业大学 一株绿色木霉及其应用
CN107812513A (zh) * 2017-10-19 2018-03-20 界首市锦丰塑业有限公司 一种利用餐厨蔬果皮垃圾制作油污吸附剂的方法
US10493418B2 (en) 2015-09-09 2019-12-03 South China University Of Technology Microcapsule material capable of reducing pollution containing polycyclic aromatic hydrocarbon, and preparation method and application thereof
CN111545181A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 山东交通学院 一种生物改性的玉米秸秆吸油材料的制备及除油方法
CN113181876A (zh) * 2021-04-27 2021-07-30 浙江科技学院 一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002292359A (ja) * 2001-04-02 2002-10-08 Plantec Inc 無機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化方法
CN101003824A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 中国科学院过程工程研究所 使用纤维素酶吸附酶解秸秆纤维素的方法
CN101234335A (zh) * 2007-11-08 2008-08-06 浙江大学 一种酶解制备天然吸附剂的方法及用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002292359A (ja) * 2001-04-02 2002-10-08 Plantec Inc 無機化した有機性廃棄物と人工ゼオライトによる再資源化方法
CN101003824A (zh) * 2006-01-18 2007-07-25 中国科学院过程工程研究所 使用纤维素酶吸附酶解秸秆纤维素的方法
CN101234335A (zh) * 2007-11-08 2008-08-06 浙江大学 一种酶解制备天然吸附剂的方法及用途

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104801285A (zh) * 2015-05-06 2015-07-29 哈尔滨工业大学 一种霉菌和农林废弃物混合生物吸附剂的制备方法
CN104998619A (zh) * 2015-06-15 2015-10-28 常州大学 一种介孔土豆渣吸附材料及其制备方法
US10493418B2 (en) 2015-09-09 2019-12-03 South China University Of Technology Microcapsule material capable of reducing pollution containing polycyclic aromatic hydrocarbon, and preparation method and application thereof
CN106906149A (zh) * 2017-05-05 2017-06-30 东北林业大学 一株绿色木霉及其应用
CN107812513A (zh) * 2017-10-19 2018-03-20 界首市锦丰塑业有限公司 一种利用餐厨蔬果皮垃圾制作油污吸附剂的方法
CN111545181A (zh) * 2020-05-12 2020-08-18 山东交通学院 一种生物改性的玉米秸秆吸油材料的制备及除油方法
CN113181876A (zh) * 2021-04-27 2021-07-30 浙江科技学院 一种利用丝状真菌发酵技术强化小麦秸秆炭吸附性能的方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102824897B (zh) 2015-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102824897B (zh) 一种污染水体石油吸附剂及其制备方法
CN105567612B (zh) 一种园林废弃物降解复合菌剂制备及应用
CN103125240B (zh) 一种菌根真菌菌剂的规模化扩繁技术
CN106701621A (zh) 一种用于低温状态下腐熟的秸秆腐熟剂及其制备方法
CN103773752B (zh) 一种石油降解菌的固定化方法与应用
CN103184162B (zh) 一株棘孢木霉及其应用
CN102924156A (zh) 一种栽培鸡腿菇的培养基及其栽培方法
CN205902463U (zh) 一种用于盐碱地土壤改良的种植装置
WO2014010314A1 (ja) 再利用可能な繊維を基材として用いた茸栽培方法、及びそれに使用される栽培用培地
CN106701095A (zh) 一种土壤改良剂及其在沙漠治理中的应用
CN108440194A (zh) 一种海藻生物复合肥料的制备方法
CN103348881A (zh) 一种咖啡渣育苗基质营养钵及其制备方法
CN105420169B (zh) γ-聚谷氨酸产生菌及生产γ-聚谷氨酸有机肥的方法
CN107455243A (zh) 一种育苗基质及其制备方法和应用
CN107266251A (zh) 一种用于盐碱地的土壤营养活化剂及其制备方法
CN109486684A (zh) 一株低温秸秆降解真菌jgdw-1及其菌剂与应用
CN1326995C (zh) 一种利用生物表面活性剂提高绿色木霉纤维素酶活的方法
CN107056409A (zh) 防治根腐病功能性生物炭基营养基质及制备方法
CN108617466A (zh) 一种蔬菜育苗基质及其制备方法
CN104273176B (zh) 一种植物有机物-枯草芽孢杆菌混合菌剂、制备方法及应用
CN203057968U (zh) 一种用于植物培育的防杂草纤维膜
CN104450573A (zh) 一种含有微生物多糖和功能微生物的复合生态菌剂
CN109553478A (zh) 一种利用油菜秸秆开发油菜专用生防功能的生物有机肥及其制备方法
CN110272305A (zh) 一种植物源材料高温堆肥方法及其中使用的酵头
CN104341235B (zh) 一种生物性肥料菌粒剂的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant