CN110776922B - 一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法 - Google Patents

一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，公开了一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂及其制备方法，本发明在羧甲基壳聚糖溶液中加入经等离子活化后复合孢子，并通过预交联、固化交联、离心分离、冻干和等离子体表面处理后得到经等离子表面活化的包埋复合孢子的羧甲基壳聚糖微球，即得到生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。本发明制备方法制备得到的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂能吸附土壤中的重金属和对大多数的农业害虫进行有效的生物防治。

Description

一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法。
背景技术
在土壤的污染物中，重金属污染是一类典型的优先控制污染物。现有的重金属污染土壤修复技术主要包括化学法(化学固定化和稳定化、化学还原)、隔离包埋法、热冶分离法、电修复法、微生物修复法、植物修复法、吸附法和清洗法等，但这些方法均存在一定的局限性。尤其化学法会改变土壤的性质，处理费用高，且存在二次污染；隔离包埋法仅将重金属进行了隔离，对土壤生态仍存在潜在危险；电修复法技术较不成熟；热冶分离法不适合现场操作，处理费用高、适用范围窄；微生物修复法利用的载体是微生物活体，污染物的非连续分布会隔断微生物运动，因此处理周期长，且与土著微生物竞争有机营养物作底物，容易失去活性；植物修复法修复周期长(几十年甚至几百年)，存在植物的后续处理问题；电修复只适用于小面积污染，现场操作难度大；吸附法存在易饱和、成本高、效率低的缺点；相对于上述其他方法，清洗法具有周期短，成本低的优点，但当采用化学试剂时，容易影响土壤环境，造成二次污染。总之，目前的土壤修复技术一般都存在成本高、二次污染严重、操作复杂、修复周期长的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法，制备的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂能吸附土壤中的重金属和对大多数的农业害虫进行有效的生物防治。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
1)配制浓度为1～10g/L羧甲基壳聚糖水溶液；
2)将复合孢子进行等离子体处理后加入到所述羧甲基壳聚糖水溶液中并搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3)将所述复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液加入到浓度为1～10g/L氯化钙溶液中搅拌，进行离子交联预包覆处理，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4)将所述预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用剪切仪进行剪切搅拌后加入交联剂，进行固化交联反应、离心分离并将得到的沉淀冻干后得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5)将所述复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，过筛后得到粒径为30-50μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
优选的，步骤2)中所述复合孢子为蛹虫草、白僵菌和绿僵菌的混合物，其中，所述蛹虫草、白僵菌和绿僵菌的质量比为1:1:1。
优选的，步骤2)中所述复合孢子的用量为每升羧甲基壳聚糖水溶液用2～5g。
优选的，步骤3)中所述复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液和氯化钙溶液的体积比为1～10:100。
优选的，步骤3)中所述搅拌速度为2000～5000r/min，搅拌时间为0.5～2h。
优选的，步骤4)中所述剪切搅拌的速度为8000～20000r/min，剪切搅拌时间为10～30min。
优选的，步骤4)中所述的交联剂为京尼平，其用量为每升预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用0.5～1g。
优选的，步骤4)中所述离心分离速度为10000～20000r/min。
优选的，步骤4)中所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干的时间为72～120h。
优选的，步骤2)和步骤5)中所述等离子体处理的气体采用氮气或氧气，处理功率为250～300W，处理压强50～60Pa，处理时间为10～15min。
与现有技术相比，本发明具有以下益效果：
(1)本发明将等离子体处理后的复合孢子加入到羧甲基壳聚糖水溶液中搅拌均匀，并在氯化钙溶液和交联剂京尼平的作用下制成包埋复合孢子的羧甲基壳聚糖微球，这样复合孢子受到包覆材料羧甲基壳聚糖的保护，不会直接暴露在外界环境中，因外界环境变化而失去活性；其次，羧甲基壳聚糖生物相容性好、安全无毒，不会对土壤环境造成损害。
(2)羧甲基壳聚糖作为复合孢子的包覆材料能螯合土壤中的微量元素并成为土壤养分，使作物营养均衡；羧甲基壳聚糖还能吸附土壤中的重金属，降低土壤重金属含量。
(3)羧甲基壳聚糖分解后，复合孢子被释放到土壤中，对鳞翅目、直翅目、鞘翅目、同翅目等害虫进行有效杀灭，达到了修复土壤环境、减少土传病害和生物防治的目的。
(4)本发明制备方法工艺简单，设备投资少；所使用的原材料价格低廉且安全无毒，制造成本低，可以进行大规模的工厂生产。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明提供了一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
1)配制浓度为1～10g/L羧甲基壳聚糖水溶液；
2)将复合孢子进行等离子体处理后加入到羧甲基壳聚糖水溶液中并搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3)将复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液加入到浓度为1～10g/L氯化钙溶液中搅拌，进行离子交联预包覆处理，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4)将预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用剪切仪进行剪切搅拌后加入交联剂，进行固化交联反应、离心分离并将得到的沉淀冻干后得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5)将复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，过筛后得到粒径为30-50μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
具体的，本发明先配置浓度为1～10g/L羧甲基壳聚糖水溶液，将复合孢子进行等离子体处理后加入到羧甲基壳聚糖水溶液中并搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；本发明中将复合孢子进行等离子处理的目的是活化孢子表面，使表面带有可反应的活性基团，能与羧甲基壳聚糖反应将羧甲基壳聚糖牢固包裹在孢子表面，在干燥状态下能持久保持孢子复苏活性。仅当微球遇水后，羧甲基壳聚糖降解，释放孢子，孢子能有效侵染宿主害虫。另一方面，若不进行等离子体处理活化，复合孢子表面与羧甲基壳聚糖的结合可能会发生异常，会导致羧甲基壳聚糖微球崩解，而不是溶胀，影响土壤修复剂的吸附效果。本发明中复合孢子为真菌孢子的混合物，优选为蛹虫草、白僵菌和绿僵菌三种真菌孢子的混合物，其中，蛹虫草、白僵菌和绿僵菌的质量比优选为1:1:1。本发明中复合孢子的用量优选为每升羧甲基壳聚糖水溶液用2～5g。本发明中，等离子体处理的气体优选采用氮气或氧气，更优选采用氧气，处理功率优选为250～300W，处理压强优选为50～60Pa，处理时间优选为10～15min。
得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液后，将复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液加入到浓度为1～10g/L氯化钙溶液中搅拌，进行离子交联预包覆处理，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液。为得到预交联效果更好的预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，本发明优选采用将复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到氯化钙中，在本发明中复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液和氯化钙溶液的体积比优选为1～10：100；搅拌速度优选为2000～5000r/min，搅拌时间优选为0.5～2h。
得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液后，将预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用剪切仪进行剪切搅拌后加入交联剂，交联剂优选采用京尼平，然后进行固化交联反应、离心分离并将得到的沉淀冻干后得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球。本发明中，在本发明中，所述的剪切搅拌速度优选为8000～20000r/min，剪切搅拌时间优选为10～30min；交联剂的用量优选为每升预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用0.5～1g。离心分离速度优选为10000～20000r/min；所述的冻干的温度优选为-30～-20℃，真空度优选为0.100～0.024mBar，冻干时间优选为72～120h。，本发明中采取冻干的方式可以保持羧甲基壳聚糖的表面孔隙率不变，从而不会对液体渗透速率产生影响。
得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球后，本发明将复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，过筛后得到粒径为30-50μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。在本发明中，复合孢子羧甲基壳聚糖微球，粒径更优选为40-45μm；本发明中对微球进行等离子体处理的目的是使微球表面的活性基团增加，提高微球吸附有害物质的能力。本发明中等离子体处理的气体优选采用氮气或氧气，更优选用氧气，处理功率优选为250～300W，处理压强优选为50～60Pa，处理时间优选为10～15min。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂及其制备方法进行详细描述。
实施例1
1.配制8g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合后得到的复合孢子进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，取4g等离子体处理的复合孢子加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将50mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为8g/L的氯化钙溶液，在转速4000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为1h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以15000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌20min后，加入0.8g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在15000r/min下离心分离，将沉淀冻干，冻干的温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为96h，得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5.将得到的复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，过筛后得到粒径为40-45μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)和不少于10只连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
实施例2
1.配制1g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合后得到的复合孢子进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氮气，处理功率为250W，压强50Pa，处理时间为10min，取2g等离子体处理的复合孢子加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将10mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为1g/L的氯化钙溶液，在转速2000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为0.5h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以8000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌10min后，加入0.5g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在10000r/min下离心分离，将沉淀冻干，冻干的温度为-30℃，真空度为0.100mBar，冻干时间为72h，得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5.将得到的复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氮气，处理功率为250W，压强50Pa，处理时间为10min，过筛后得到粒径为30-40μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)和不少于10只连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
实施例3
1.配制10g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合后得到的复合孢子进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氮气，处理功率为300W，压强60Pa，处理时间为15min，取5g等离子体处理的复合孢子加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将100mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为10g/L的氯化钙溶液，在转速5000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为2h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以20000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌30min后，加入1g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在20000r/min下离心分离，将沉淀冻干，冻干的温度为-20℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为120h，得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5.将得到的复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为300W，压强60Pa，处理时间为15min，过筛后得到粒径为40-50μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)和不少于10只连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
对比例1：未对复合孢子进行等离子体处理
1.配制8g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合，取4g孢子混合物加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将50mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为8g/L的氯化钙溶液，在转速4000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为1h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以15000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌20min后，加入0.8g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在15000r/min下离心分离，将沉淀冻干，冻干的温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为96h，得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5.将得到的复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，过筛后得到粒径为40-45μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取不少于10只生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
对比例2：微球冻干后未进行等离子体处理
1.配制8g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合后进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，取4g等离子体处理的孢子混合物加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将50mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为8g/L的氯化钙溶液，在转速4000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为1h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以15000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌20min后，加入0.8g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在15000r/min下离心分离，将沉淀冻干，冻干的温度为-30℃，真空度为0.024mBar，冻干时间为96h，过筛后得到粒径为40-45μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取不少于10只生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
对比例3：固化交联后采用风干代替冻干过程
1.配制8g/L的羧甲基壳聚糖水溶液；
2.将2g蛹虫草、2g白僵菌、2g绿僵菌混合后进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，取4g等离子体处理的孢子混合物加入到1L羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3.将50mL复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液缓慢加入到1L浓度为8g/L的氯化钙溶液，在转速4000r/min下搅拌，进行第一次离子交联预包覆处理，交联时间为1h，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4.取1L预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液，采用剪切仪以15000r/min快速剪切搅拌，剪切搅拌20min后，加入0.8g京尼平进行第二次固化交联反应，之后在15000r/min下离心分离，将沉淀风干，得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5.将步骤四得到的复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，等离子体处理的条件为：气体采用氧气，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为15min，过筛后得到粒径为40-45μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂。
6.重金属吸附性能实验：分别配制100mL的浓度为1g/L的Pb(NO3)2、Cd(NO3)2·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Cr(NO3)3·9H2O和FeCl3溶液并置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在37℃恒温槽内进行振荡吸附，24h后取样并采用原子吸收法测定吸附前后溶液中重金属离子的浓度，按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)A＝(C0-C)/C0×100％；
式中：C0、C分别为吸附前后吸光度对应的重金属离子浓度。
7.有机磷农药吸附实验：配制500mg/mL氧化乐果和敌敌畏，分别取100mL置于不同三角瓶内，分别向不同三角瓶内投入1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂，在恒温槽内37℃进行振荡吸附，24h后取样并测其吸附前后的在λ＝230nm(氧化乐果)和268nm(敌敌畏)处吸光度值，根据标准曲线按下式计算其吸附率，结果见表1。
吸附率(％)B＝(C1-C2)/C1×100％；
式中：C1、C2分别为吸附前后吸光度对应的有机磷农药浓度。
8.生物防治实验：选取不少于10只生理状态一致的试虫(蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫)连同植物叶子一起放入容器中，将1g生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂用1L水溶解，再进行喷雾，喷液量为1mL，重复处理3次，并设喷水处理作空白对照。将盛有处理试虫的容器置于25±1℃条件下饲养和观察。处理30h，检查试虫死亡情况并记录虫致死率，结果见表2。
表1重金属吸附性能实验和有机磷农药吸附实验结果
Figure BDA0002258981020000061
Figure BDA0002258981020000071
表2生物防治实验结果
蚜虫 蛴螬 白蚁 松毛虫
实施例1 99.51±0.40％ 99.00±0.70％ 99.12±0.55％ 98.19±0.83％
实施例2 98.23±1.03％ 95.23±2.30％ 94.28±4.22％ 94.29±4.19％
实施例3 95.91±2.07％ 91.94±4.22％ 90.75±5.67％ 94.31±3.70％
对比例1 16.88±5.30％ 12.48±3.49％ 12.31±3.99％ 15.29±4.23％
对比例2 37.42±8.31％ 38.84±2.94％ 51.23±4.73％ 45.38±4.20％
对比例3 18.90±4.05％ 12.19±1.20％ 13.46±5.33％ 10.79±4.81％
由表1可知，本发明实施例1～3中的土壤修复剂其吸附重金属离子和有机磷农药的能力要显著优于对比例1～3中的土壤修复剂。
由表2可知，本发明实施例1～3中的土壤修复剂对蚜虫、蛴螬、白蚁、松毛虫等害虫具有较强的杀灭活性，且明显优于对比例1～3中的土壤修复剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制浓度为1～10g/L羧甲基壳聚糖水溶液；
2)将复合孢子进行等离子体处理后加入到所述羧甲基壳聚糖水溶液中并搅拌均匀，得到复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液；
3)将所述复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液加入到浓度为1～10g/L氯化钙溶液中搅拌，进行离子交联预包覆处理，得到预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液；
4)将所述预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用剪切仪进行剪切搅拌后加入交联剂，进行固化交联反应、离心分离并将得到的沉淀冻干后得到复合孢子羧甲基壳聚糖微球；
5)将所述复合孢子羧甲基壳聚糖微球进行等离子体处理，过筛后得到粒径为30-50μm的生物防治羧甲基壳聚糖土壤修复剂；
其中，步骤2)和步骤5)中所述等离子体处理的气体采用氮气或氧气，处理功率为250～300W，处理压强50～60Pa，处理时间为10～15min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述复合孢子为蛹虫草、白僵菌和绿僵菌的混合物，其中，所述蛹虫草、白僵菌和绿僵菌的质量比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述复合孢子的用量为每升羧甲基壳聚糖水溶液用2～5g。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述复合孢子羧甲基壳聚糖混悬液和氯化钙溶液的体积比为1～10:100。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述搅拌速度为2000～5000r/min，搅拌时间为0.5～2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述剪切搅拌的速度为8000～20000r/min，剪切搅拌时间为10～30min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述的交联剂为京尼平，其用量为每升预交联复合孢子羧甲基壳聚糖微球混悬液用0.5～1g。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述离心分离速度为10000～20000r/min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干的时间为72～120h。
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