CN109575933A - 一种含有微生物的复合土壤修复剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有微生物的复合土壤修复剂及其制备方法与应用，包括多孔载体和负载在所述多孔载体中的复合微生物菌剂，所述多孔载体包含生物炭、碳酸钙和硅藻土，所述复合微生物菌剂包含枯草芽孢杆菌、铁还原菌、乳酸菌、米曲霉菌和硫化细菌。所述制备方法包括以下步骤：S1、将复合微生物菌剂中含有的各种微生物的发酵液混合后，得到复合微生物菌液；S2、将硅藻土、碳酸钙和生物炭在水中混合，加入复合微生物菌液，混匀后得到分散液；S3、向硫酸镁溶液中加入分散液，生成球状颗粒沉淀，离心分离所述球状颗粒沉淀，向分离得到的球状颗粒沉淀中滴加酸溶液，直至无气泡生成，用水洗涤得到固体物质，离心干燥后即得到所述复合土壤修复剂。

Description

一种含有微生物的复合土壤修复剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种含有微生物的复合土壤修复剂及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，随着社会经济的快速发展，土壤污染问题越来越严重，土壤污染已成为普通的环境问题，越来越受到人们的关注。针对土壤污染问题，通常通过物理、化学或生物修复技术进行修复处理。其中，物理修复主要利用电迁移或电渗流等方式从土壤中将污染物去除，或利用电能加热，使污染物从土壤颗粒中解吸出来，这类修复方法极大程度的依赖于电能，成本较高，且受污染物的溶解性及挥发性的限制，适用范围有限。化学修复通常是利用氧化还原反应或沉淀反应将污染物去除，这类方法通常会需要加入化学试剂，若加入的量控制不当，则会引发二次污染。微生物修复技术是利用具有特定功能的微生物在适宜的环境条件下，通过自身的代谢作用，降低土壤中的有害污染物活性或降解成无害物质的修复技术。因此，微生物修复技术更为环保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种含有微生物的复合土壤修复剂及其制备方法与应用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种含有微生物的复合土壤修复剂，包括多孔载体和负载在所述多孔载体中的复合微生物菌剂，所述多孔载体包含生物炭、碳酸钙和硅藻土，所述复合微生物菌剂包含枯草芽孢杆菌、铁还原菌、乳酸菌、米曲霉菌和硫化细菌。
进一步地，所述多孔载体呈带有蜂窝孔结构的微球；优选地，所述多孔载体内部的蜂窝孔孔径为30～80μm，且所述微球的直径为2～4mm。
本发明还包括上述复合土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将复合微生物菌剂中含有的各种微生物的发酵液混合后，得到复合微生物菌液；
S2、将硅藻土、碳酸钙和生物炭按1:(1～3)：(2～4)的质量比在水中混合，超声分散均匀后，加入步骤S1制得的复合微生物菌液，混匀后得到分散液；
S3、向硫酸镁溶液中加入所述步骤S2制得的分散液，生成球状颗粒沉淀，离心分离所述球状颗粒沉淀，向分离得到的球状颗粒沉淀中滴加酸溶液，直至无气泡生成，用水洗涤得到固体物质，离心干燥后即得到所述复合土壤修复剂。
进一步地，所述步骤S1中枯草芽孢杆菌发酵液、铁还原菌发酵液、乳酸菌发酵液、米曲霉菌发酵液和硫化细菌发酵液的质量比为：1:(0.8～1.5)：(1.0～2.0)：(1.2～1.6):(1.1～1.8)。
进一步地，所述步骤S3中的酸溶液为盐酸溶液。
进一步地，所述步骤S3中酸溶液中H+与Mg2+的浓度之比为1～2:1。
进一步地，所述微生物载体微球上粘附有微生物生长助剂、氨基酸粉和烟末发酵代谢产物。
进一步地，所述氨基酸粉中含有脯氨酸和半胱氨酸。
本发明还包括上述复合土壤修复剂在重金属污染的土壤修复中的应用。
本发明的有益效果在于：将复合微生物菌剂固载在多孔载体上，使得土壤修复后，微生物主体仍附着于载体上，便于与土壤分离；采用生物炭作为多孔载体，由于其本身对重金属等污染物具有良好的吸附能力，因此，载体本身也能辅助修复；米曲霉菌可将土壤中所含的有机质及磷、钾等元素成为植物生长所需要的营养，并产生大量有益微生物，刺激作物生产，提升土壤有机质，改善土壤结构，使得修复后的土壤能更利用植物生长；同时，米曲霉菌还能产生蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶和植酸酶等，降解土壤中的有机污染物，破坏与重金属离子络合物的结构，以便于铁还原菌和硫化细菌可将土壤中的重金属进行还原；添加有枯草芽孢杆菌和乳酸菌以便于改善土壤的透气性，发挥修复作用后，避免土壤出现板结等问题，提供土壤的肥力。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明实施例为：一种含有微生物的复合土壤修复剂，包括多孔载体和负载在所述多孔载体中的复合微生物菌剂，所述多孔载体包含生物炭、碳酸钙和硅藻土，所述复合微生物菌剂包含枯草芽孢杆菌、铁还原菌、乳酸菌、米曲霉菌和硫化细菌。
所述多孔载体呈带有蜂窝孔结构的微球；所述多孔载体内部的蜂窝孔孔径为50μm，且所述微球的直径为3mm。比表面积大，以便于粘附更多的微生物菌剂。
本发明还包括上述复合土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将复合微生物菌剂中含有的各种微生物的发酵液混合后，得到复合微生物菌液；
S2、将硅藻土、碳酸钙和生物炭按1:2：3的质量比在水中混合，超声分散均匀后，加入步骤S1制得的复合微生物菌液，混匀后得到分散液；
S3、向硫酸镁溶液中加入所述步骤S2制得的分散液，生成球状颗粒沉淀，离心分离所述球状颗粒沉淀，向分离得到的球状颗粒沉淀中滴加酸溶液，直至无气泡生成，用水洗涤得到固体物质，离心干燥后即得到所述复合土壤修复剂。
所述步骤S1中枯草芽孢杆菌发酵液、铁还原菌发酵液、乳酸菌发酵液、米曲霉菌发酵液和硫化细菌发酵液的质量比为：1:(0.8～1.5)：(1.0～2.0)：(1.2～1.6):(1.1～1.8)。
所述步骤S3中的酸溶液为盐酸溶液。
所述步骤S3中酸溶液中H+与Mg2+的浓度之比为1～2:1。
所述微生物载体微球上粘附有微生物生长助剂、氨基酸粉和烟末发酵代谢产物，以便于在制备和运输过程中保持土壤修复微生物菌群的活性，保持微生物菌群的数量。无需多次投放，节省人力物力。
所述氨基酸粉中含有脯氨酸和半胱氨酸。含有半胱氨酸以便于为微生物菌提供硫元素。
本发明还包括上述土壤修复剂在含有Cr污染的土壤修复中的应用，包括以下步骤：将所述土壤修复剂与待修复土壤按0.4:100混合，测得混合前土壤中的Cr(VI)浓度为3013.5mg/kg。
将原料中的各组分按不同比例配质后制得的土壤修复剂，修复效果(5天后再次测定土壤中Cr的含量)如下表1所示：
表1土壤修复剂配方及修复效果表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
枯草芽孢杆菌发酵液重量份数 1 1 1 1
铁还原菌发酵液重量份数 0.8 1.0 1.2 1.5
乳酸菌发酵液重量份数 1.0 1.2 1.5 2.0
米曲霉菌发酵液重量份数 1.2 1.3 1.4 1.6
硫化细菌发酵液重量份数 1.1 1.2 1.5 1.8
Cr(VI)浓度mg/kg 240.12 118.26 86.41 175.65
从上表可以看出，通过本发明方案的土壤修复剂可快速高效地实现土壤中Cr(VI)的修复。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种含有微生物的复合土壤修复剂，其特征在于：包括多孔载体和负载在所述多孔载体中的复合微生物菌剂，所述多孔载体包含生物炭、碳酸钙和硅藻土，所述复合微生物菌剂包含枯草芽孢杆菌、铁还原菌、乳酸菌、米曲霉菌和硫化细菌。
2.根据权利要求1所述的含有微生物的复合土壤修复剂，其特征在于：所述多孔载体呈带有蜂窝孔结构的微球。
3.根据权利要求2所述的含有微生物的复合土壤修复剂，其特征在于：优选地，所述多孔载体内部的蜂窝孔孔径为30～80μm，且所述微球的直径为2～4mm。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将复合微生物菌剂中含有的各种微生物的发酵液混合后，得到复合微生物菌液；
S2、将硅藻土、碳酸钙和生物炭按1:(1～3)：(2～4)的质量比在水中混合，超声分散均匀后，加入步骤S1制得的复合微生物菌液，混匀后得到分散液；
S3、向硫酸镁溶液中加入所述步骤S2制得的分散液，生成球状颗粒沉淀，离心分离所述球状颗粒沉淀，向分离得到的球状颗粒沉淀中滴加酸溶液，直至无气泡生成，用水洗涤得到固体物质，离心干燥后即得到所述复合土壤修复剂。
5.根据权利要求4所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中枯草芽孢杆菌发酵液、铁还原菌发酵液、乳酸菌发酵液、米曲霉菌发酵液和硫化细菌发酵液的质量比为：1:(0.8～1.5)：(1.0～2.0)：(1.2～1.6):(1.1～1.8)。
6.根据权利要求4所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的酸溶液为盐酸溶液。
7.根据权利要求4所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中酸溶液中H+与Mg2+的浓度之比为1～2:1。
8.根据权利要求4所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述微生物载体微球上粘附有微生物生长助剂、氨基酸粉和烟末发酵代谢产物。
9.根据权利要求8所述的复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于：所述氨基酸粉中含有脯氨酸和半胱氨酸。
10.一种如权利要求1～3任一项所述的复合土壤修复剂在重金属污染的土壤修复中的应用。
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