CN107022496A - 一种复合微生物菌剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合微生物菌剂，各组分的重量配比为：毛霉菌1‑5份、黑曲霉菌1‑5份、绿藻5‑10份、柠檬酸10‑20份、改性硅藻土1‑5份、水30‑50份，其中毛霉菌和黑曲霉菌的比例是1:1~1:3。本发明得到的一种复合微生物菌剂，其去除铬离子的效果显著，其中毛霉菌和黑曲霉菌在吸附铬离子上产生了显著的协同作用，使得效果更加优异。

Description

一种复合微生物菌剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种菌剂，特别是一种复合微生物菌剂及其制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展，工业不断发达，环境却在不断的破坏着，铬污染就是其中重要的危害之一。皮革、电镀、化工、耐火材料等行业在生产过程中排放出大量的含铬废水。含铬废水或污染物可以通过不同的途径对人体造成伤害，诸如通过消化道、呼吸道、皮肤等侵入人体，引起恶心、呕吐、胃溃疡、鼻中隔穿孔、痉挛甚至死亡；铬会通过食物链累积放大，可使血红蛋白转变为高铁血红蛋白，可干扰体内的氧化、还原和水解过程；经呼吸道吸入的不溶性铬盐会长期停留在肺组织内，是导致肺癌和其他癌症的主要原因之一。研究表明，六价铬具有较强的氧化作用，在水体中具有很高的溶解度和迁移性，六价铬的毒性是三价铬的100倍，且更容易被人体吸收累积，能够在生物体内富集，是国际公认的3种致癌金属物之一，也是美国EPA公认的129种重点污染物之一。我国和世界卫生组织（WTO）均规定，饮用水中六价铬的含量应低于0.05mg/L，而作为《污水综合排放标准》（GB8978-96）中的第一类污染物，总铬与六价铬的最高允许排放量浓度分别为1.5mg/L和0.5mg/L。

目前国内外对含铬废水进行处理的方法主要有：化学还原法、电解法、膜分离法、吸附法、离子交换法、生物法等。这些方法都有各自的特点，但也有相对的缺点。其中生物法作为一种能耗低的治理含铬废水的方法已经被国内外广泛应用。生物法主要是依靠人工培养的功能菌，根据生物去除铬离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法以及植物修复法来去除废水中的六价铬。生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物吸附法是利用生物体本身的结构及成分特性来吸附水中的金属离子，在通过固液两相分离，废水得以净化。植物修复法的原理是利用绿色植物的通过吸收、沉淀、富集等作用来降低已有的污染土壤和地表水中的重金属含量。与传统的吸附剂相比，他们具有如下优势：适应性很广，选择性高，再生能力强，再生后吸附能力没有明显下降，在低浓度条件下，生物吸附剂可以选择性吸附其中重金属。工业生产中的大多数废弃菌丝体均具有吸附能力，将其制成生物吸附剂能起到以废治废的作用。因此，对于生物法吸附含铬废水的研究具有很广的前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种复合微生物菌剂及其制备方法，从而有效去除低浓度含铬污水中的铬。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种复合微生物菌剂，各组分的重量配比为：毛霉菌1-5份、黑曲霉菌1-5份、绿藻5-10份、柠檬酸10-20份、改性硅藻土1-5份、水30-50份，其中毛霉菌和黑曲霉菌的比例是1:1~1:3。

所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。

一种复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放入预先制备好的由草酸5份制成的2-3mol/L的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份，经过搅拌混合，经24小时的常温反应后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷却，研磨至100目，得到改性硅藻土以作备用；

步骤2，将毛霉菌和黑曲霉菌的菌种分别放置于培养基中进行培养，然后取毛霉菌1-5份和黑曲霉菌1-5份进行混合，接着放入绿藻5-10份以及柠檬酸10-20份，通过混合设备混合，在常温常压下按每分钟100转，经10~20分钟的充分搅拌混合，接着将其溶于30-50份水中，混合后再投入改性硅藻土1-5份，在常温常压下，按每分钟100转的速度进行30~60分钟的混合搅拌后，即得到本发明的复合微生物菌剂。

毛霉菌是接合菌亚门接合菌纲毛霉菌目毛霉菌科真菌中的一个大属。毛霉菌在土壤、粪便、禾草及空气等环境中存在。在高温、高湿度以及通风不良的条件下生长良好。毛霉菌用途广泛，是食品产业和化工产业的重要微生物，常应用于在药酒中，我国多用来做豆腐乳、豆鼓。常见的毛霉菌菌种主要有高大毛霉菌、总状毛霉菌、鲁氏毛霉菌等。毛霉菌是异养需氧型微生物。其菌丝发达，无隔、多核、分枝状，在基物内外能广泛蔓延，无假根或匍匐菌丝。由许多分枝的菌丝构成的菌丝体呈棉絮状。

黑曲霉菌是自然界广泛分布的真菌，遗传背景清晰，具有极高的蛋白质分泌能力。黑曲霉菌属半知菌亚门，曲霉属中的常见菌种，广泛分布在谷物、空气、土壤等各种物品上。菌丛呈黑褐色，顶囊大球形，小梗双层，分生孢子为球形，呈黑、黑褐色，平滑或粗糙。对紫外线以及臭氧的耐性强。菌丝发达，多分枝，有多核的多细胞真菌。黑曲霉菌对营养要求很低，只要培养基中含有碳源、氮源及磷、钾、镁、硫等元素就能生长良好。在生物技术发展过程中发挥了很大的作用，很多产品来自于丝状真菌的初级和次级代谢产物。黑曲霉菌可以产生许多种酶，现已成为工业应用常见的菌种之一，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。黑曲霉菌的外孢壁上的黑色素和自身分泌的疏水蛋白作用下发生聚集现象，形成菌丝球。黑曲霉菌形成的菌丝球具有厌氧颗粒污泥和好氧颗粒污泥所不具有的很多优点，其沉淀性好，营养需求简单，生长速度快，没有二次污染，其吸附铬离子的能力远大于普通的活性污泥颗粒。

绿藻的表面具有许多褶皱和微孔结构，可以吸附其他有效物质，当毛霉菌和黑曲霉菌分布于绿藻的微孔结构中，对污水中的Cr离子或者其他金属离子具有较强的凝聚力，使得更多的Cr离子或者其他金属离子被吸附在微孔结构中。

另外硅藻土是一种硅质生物沉积岩，主要化学成份是SiO₂，并含有少量的Al₂O₃，P₂O₅，CaO、MgO等，是由硅藻的壁壳组成，壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔，表面有大量羧基覆盖，因而显弱酸性，在催化领域被称为固体酸。硅藻土质轻、多孔、相对密度小，孔径分布范围大，孔隙率高，吸附能力强，能吸附自身重量的1.5～4倍的杂质。因此，凭借硅藻土独特的微孔结构，利用其吸附性能来处理废水不仅可以降低成本，而且还可以更有效地利用我国丰富的矿产资源。而本专利中，采用石墨烯和聚合氯化铁对硅藻土进行改性，使得改性后的硅藻土对于有机物的去除率大大提高。当石墨烯和聚合氯化铁分布于硅藻土的表面时，对污水中的有机物具有较强的凝聚力，使得更多的有机物被吸附在微孔结构中。同时硝酸铈的加入则提高了促进作用，提高了石墨烯和聚合氯化铁的活性。另外加入的柚子皮粉末，也是具有较强吸附能力的物质，硅藻土和柚子皮粉末两者相互配合，对有机物去除率有更大的增进作用，并且柚子皮粉末能够吸附污水中的有毒害的铬离子。其中活性炭具有一定的除臭能力和吸附能力，对生活污水气味上具有一定改善作用。

本发明得到的一种复合微生物菌剂，其去除铬离子的效果显著，其中毛霉菌和黑曲霉菌在吸附铬离子上产生了显著的协同作用，使得效果更加优异。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

本实施例提供的一种复合微生物菌剂，各组分的重量配比为：毛霉菌1份、黑曲霉菌2份、绿藻5份、柠檬酸10份、改性硅藻土2份、水30份。

所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。

一种复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放入预先制备好的由草酸5份制成的2-3mol/L的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份，经过搅拌混合，经24小时的常温反应后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷却，研磨至100目，得到改性硅藻土以作备用；

步骤2，将毛霉菌和黑曲霉菌的菌种分别放置于培养基中进行培养，然后取毛霉菌1份和黑曲霉菌2份进行混合，接着放入绿藻5份以及柠檬酸10份，通过混合设备混合，在常温常压下按每分钟100转，经10~20分钟的充分搅拌混合，接着将其溶于30份水中，混合后再投入改性硅藻土2份，在常温常压下，按每分钟100转的速度进行30~60分钟的混合搅拌后，即得到本发明的复合微生物菌剂。

其中本实施例中的培养基是马铃薯葡萄糖肉汤培养基，具体制备方去如下：称取马铃薯葡萄糖肉汤18.0g，加入1L蒸馏水，搅拌加热煮沸至完全溶解，分装试管，121℃温度下高压灭菌15min，冷却至常温，备用。

采用分光光度法测定水样中总铬值，其原理为在酸性环境中，六价铬离子与二苯碳酰二肼发生反应，生成了紫红色化合物，它的最大吸收波长为540nm，吸光度与浓度关系符合朗伯-比尔定律。

本实施例制得的复合微生物菌剂对于Cr的吸附率为95.58%。

实施例2：

本实施例提供的一种复合微生物菌剂及其制备方法大致与实施例1相同，其主要区别点在于，本实施例中各组分的重量配比为：毛霉菌2份、黑曲霉菌5份、绿藻10份、柠檬酸15份、改性硅藻土3份、水50份。

本实施例制得的复合微生物菌剂对于Cr的吸附率为96.25%。

实施例3：

本实施例提供的一种复合微生物菌剂及其制备方法大致与实施例1相同，其主要区别点在于，本实施例中各组分的重量配比为：毛霉菌5份、黑曲霉菌5份、绿藻10份、柠檬酸20份、改性硅藻土5份、水30份。

本实施例制得的复合微生物菌剂对于Cr的吸附率为94.51%。

Claims (3)

1.一种复合微生物菌剂，其特征是各组分的重量配比为：毛霉菌1-5份、黑曲霉菌1-5份、绿藻5-10份、柠檬酸10-20份、改性硅藻土1-5份、水30-50份，其中毛霉菌和黑曲霉菌的比例是1:1~1:3。

2.根据权利要求1所述的一种复合微生物菌剂，其特征是所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。

3.一种如权利要求1所述的复合微生物菌剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放入预先制备好的由草酸5份制成的2-3mol/L的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份，经过搅拌混合，经24小时的常温反应后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷却，研磨至100目，得到改性硅藻土以作备用；

步骤2，将毛霉菌和黑曲霉菌的菌种分别放置于培养基中进行培养，然后取毛霉菌1-5份和黑曲霉菌1-5份进行混合，接着放入绿藻5-10份以及柠檬酸10-20份，通过混合设备混合，在常温常压下按每分钟100转，经10~20分钟的充分搅拌混合，接着将其溶于30-50份水中，混合后再投入改性硅藻土1-5份，在常温常压下，按每分钟100转的速度进行30~60分钟的混合搅拌后，即得到本发明的复合微生物菌剂。