CN111592886B - 一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重金属污染治理领域。本发明提供了一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液及其制备方法和使用方法，所述植物蛋白淋洗液包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液。本申请的提取液能够有效降低土壤中的镉含量，具有优异的使用效果，提取液中的植物蛋白属于粗蛋白的范畴，植物蛋白的活性高，可以满足工程化的土壤修复现场需要，避免了传统植物蛋白易失活的缺点，能够代替现有的化学淋洗药剂，降低了环境污染的风险。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染治理技术领域，尤其涉及一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液及其制备方法和使用方法。
背景技术
镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病。农田中镉的超标主要是因为施用含有镉的农药和不合理地施用化肥，导致土壤中的镉污染。农用塑料薄膜生产过程中所用的热稳定剂中含有镉等物质，在大量使用塑料大棚和地膜过程中也可以造成土壤重金属的污染。同时，由于工业化的迅速发展，大量工业废水涌入河道，使污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤，加剧镉污染。
目前，用于淋洗土壤的淋洗液大多为化学淋洗液，包括有机酸或无机酸、碱、盐和螯合剂等。通过向污染土壤中投入化学改良剂，对重金属进行固定转换、溶解抽提和提取分离，从而减少污染土壤中的重金属含量，改变土壤环境条件。然而，化学淋洗液一旦使用不当，其本身同样是导致环境污染的污染源，不仅污染环境还会破坏土壤的理化性质，增加后期的处理成本。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液，不仅能够有效降低土壤中镉含量，还能大大降低环境污染的风险。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液，包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液。
作为优选，所述根部蛋白提取液提取自龙葵，植物螯合素提取液提取自苜蓿和拟南芥，木质纤维蛋白提取液提取自蜈蚣草和麦麸，叶片蛋白提取液提取自蒲公英和白花泡桐。
作为优选，所述腐殖酸液中腐殖酸浓度为20～35mg/L。
作为优选，所述根部蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)龙葵根粉末和消解液按1：5～7的质量比例混合，得混合液；
(2)将混合液于8～10℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留上清液；
(3)上清液中加入TCA-丙酮，沉淀1～3h；
(4)沉淀后的上清液于5～8℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留沉淀；
(5)离心后的沉淀中加入二硫苏糖醇，离心，得到根部蛋白提取液。
作为优选，所述消解液由Tris-HCl缓冲液、氯化钠和十六烷基三甲基溴化铵组成，所述Tris-HCl缓冲液的浓度为0.04～0.06mol/L；消解液中氯化钠的质量浓度为4.8～5.2％；十六烷基三甲基溴化铵的质量浓度为1.8～2.2％；所述消解液的pH值为7.9～8.1；所述步骤(3)中按龙葵根粉末和TCA-丙酮 1.8～2.2kg：0.9～1.1L的质量体积比添加TCA-丙酮。
作为优选，所述植物螯合素提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)拟南芥、苜蓿和水按0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2的质量比例破碎；
(2)用20～30s，80*60～100*90的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液。
作为优选，所述木质纤维蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)蜈蚣草粉末、麦麸和水按0.8～1.2：0.8～1.2：2.8～3.2的质量比例混合，调节pH值到3.8～4.2，75～80℃下保温8～12min；
(2)用20～30s，30*20～50*40的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液。
作为优选，所述叶片蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)蒲公英叶片、白花泡桐叶片和冰按0.8～1.2：0.8～1.2：8：12的质量比例粉碎，得混合浆；
(2)混合浆和0.04～0.06mol/L的Tris-HCl缓冲液按3～4kg：0.7～0.8L的质量体积比混合，得混合液；
(3)将混合液在4～6℃条件下2000～4000r/min离心10～20min，得到叶片蛋白提取液。
本发明还提供了所述的植物蛋白淋洗液在土壤镉污染治理中的应用。
本发明还提供了所述的植物蛋白淋洗液的使用方法，包括如下步骤：
(1)初步吸附：将土壤、根部蛋白提取液和腐殖酸液混合后进行初步吸附，得到初步吸附产物；所述土壤和根部蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：18～22L，所述土壤和腐殖酸液的质量体积比为0.9～1.1kg：10～14L；
(2)二次吸附：将初步吸附产物、植物螯合素提取液和木质纤维蛋白提取液混合后进行二次吸附，得到二次吸附产物；所述初步吸附产物和植物螯合素提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：15～19L，所述土壤和木质纤维蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：13～17L；
(3)淋洗排除：用叶片蛋白提取液淋洗二级吸附产物，淋洗流速为 200～350L/h·m3土壤。
本发明提供了一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液及其制备方法和使用方法，所述植物蛋白淋洗液包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液。本申请的提取液能够有效降低土壤中的镉含量，具有优异的使用效果，提取液中的植物蛋白属于粗蛋白的范畴，植物蛋白的活性高，可以满足工程化的土壤修复现场需要，避免了传统植物蛋白易失活的缺点，能够代替现有的化学淋洗药剂，降低了环境污染的风险。
具体实施方式
本发明提供了一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液，包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液。
在本发明中，所述根部蛋白提取液优选提取自龙葵，植物螯合素提取液优选提取自苜蓿和拟南芥，木质纤维蛋白提取液优选提取自蜈蚣草和麦麸，叶片蛋白提取液优选提取自蒲公英和白花泡桐。
在本发明中，所述腐殖酸液中腐殖酸浓度优选为20～35mg/L，进一步优选为25～30mg/L。
在本发明中，所述腐殖酸优选采用景丰腐植酸科技有限公司生产的 JF-HA-N01型硝基腐殖酸配制。
在本发明中，所述根部蛋白提取液的制备方法，优选包含如下步骤：
(1)龙葵根粉末和消解液按1：5～7的质量比例混合，得混合液；
(2)将混合液于8～10℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留上清液；
(3)上清液中加入TCA-丙酮，沉淀1～3h；
(4)沉淀后的上清液于5～8℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留沉淀；
(5)离心后的沉淀中加入二硫苏糖醇，离心，得到根部蛋白提取液。
在本发明中，所述龙葵根粉末提取蛋白前优选经过62～65℃的条件下厌氧发酵3～6d。
在本发明中，所述龙葵根粉末大小优选为180～200目。
在本发明中，所述消解液优选由Tris-HCl缓冲液、氯化钠和十六烷基三甲基溴化铵组成，所述Tris-HCl缓冲液的浓度优选为0.04～0.06mol/L，进一步优选为0.05mol/L；消解液中氯化钠的质量浓度优选为4.8～5.2％，进一步优选为5％；十六烷基三甲基溴化铵的质量浓度优选为1.8～2.2％，进一步优选为2％；所述消解液的pH值优选为7.9～8.1，进一步优选为8。
在本发明中，所述根部蛋白提取液的制备方法步骤(1)中，所述龙葵根粉末和消解液的质量比例进一步优选为1：6。
在本发明中，所述混合液在离心前优选经过200w超声震荡5min。
在本发明中，所述根部蛋白提取液的制备方法步骤(2)中，所述温度进一步优选为9℃，离心转速进一步优选为3000r/min，离心时间进一步优选为 15min。
在本发明中，上清液在沉淀前优选按照龙葵根粉末和二硫苏糖醇5kg：1L的质量体积比加入二硫苏糖醇，55～60℃搅拌1～3h，所述二硫苏糖醇的浓度为10mmol/L。
在本发明中，所述二硫苏糖醇可以保持蛋白的活性。
在本发明中，所述步骤(3)中优选按龙葵根粉末和TCA-丙酮1.8～2.2kg： 0.9～1.1L的质量体积比添加TCA-丙酮，质量体积比进一步优选为2：1。
在本发明中，所述TCA-丙酮优选由TCA和丙酮按照1kg：10L的质量体积比配制。
在本发明中，所述丙酮可以纯化蛋白。
在本发明中，所述沉淀时间进一步优选为2h。
在本发明中，所述根部蛋白提取液的制备方法步骤(4)中，所述温度进一步优选为7℃，离心转速进一步优选为3000r/min，离心时间进一步优选为 15min。
在本发明中，所述根部蛋白提取液的制备方法步骤(5)中二硫苏糖的添加量优选按照龙葵根粉末和二硫苏糖醇5kg：1L的质量体积比加入，二硫苏糖的浓度优选为10mmol/L，离心温度优选为5～8℃，离心转速优选为3000 r/min，离心优选为15min。
在本发明中，所述根部蛋白提取液优选为根部蛋白提取液的制备方法步骤(5)中离心后的上清液。
在本发明中，所述植物螯合素提取液的制备方法，优选包含如下步骤：
(1)拟南芥、苜蓿和水按0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2的质量比例破碎；
(2)用20～30s，80*60～100*90的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液。
在本发明中，所述植物螯合素提取液的制备方法步骤(1)中拟南芥、苜蓿和水的质量比例进一步优选为1：1：2。
在本发明中，所述破碎优选采用切割搅拌机破碎。
在本发明中，所述植物螯合素提取液的制备方法步骤(2)中纱布规格进一步优选为25s，90*70。
在本发明中，所述木质纤维蛋白提取液的制备方法，优选包含如下步骤：
(1)蜈蚣草粉末、麦麸和水按0.8～1.2：0.8～1.2：2.8～3.2的质量比例混合，调节pH值到3.8～4.2，75～80℃下保温8～12min；
(2)用20～30s，30*20～50*40的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液。
在本发明中，所述蜈蚣草粉末和麦麸的大小优选为1～6mm。
在本发明中，所述木质纤维蛋白提取液的制备方法步骤(1)中蜈蚣草粉末、麦麸和水的质量比例进一步优选为1：1：2。
在本发明中，调节pH前优选采用捣碎机，8000r/min，打浆2min。
在本发明中，所述木质纤维蛋白提取液的制备方法步骤(1)中pH值进一步优选为4，水浴温度进一步优选为77～78℃，水浴时间进一步优选为10min。
在本发明中，优选采用20％浓度的盐酸调节pH值。
在本发明中，所述木质纤维蛋白提取液的制备方法步骤(2)中纱布规格进一步优选为25s，40*30。
在本发明中，所述叶片蛋白提取液的制备方法，优选包含如下步骤：
(1)蒲公英叶片、白花泡桐叶片和冰按0.8～1.2：0.8～1.2：8：12的质量比例粉碎，得混合浆；
(2)混合浆和0.04～0.06mol/L的Tris-HCl缓冲液按3～4kg：0.7～0.8L的质量体积比混合，得混合液；
(3)将混合液在4～6℃条件下2000～4000r/min离心10～20min，得到叶片蛋白提取液。
在本发明中，所述叶片蛋白提取前，优选将原料在40～45℃的条件下发酵4～5d。
在本发明中，所述叶片蛋白提取液的制备方法步骤(1)中，蒲公英叶片、白花泡桐叶片和冰的质量比例进一步优选为1：1：10。
在本发明中，所述叶片蛋白提取液的制备方法步骤(2)中，混合浆和 Tris-HCl缓冲液的质量体积比进一步优选为3～4kg：0.7～0.8L。
在本发明中，所述叶片蛋白提取液的制备方法步骤(3)中，温度进一步优选为5℃，离心转速进一步优选为3000r/min，离心时间进一步优选为15min。
在本发明中，所述叶片蛋白提取液优选为叶片蛋白提取液的制备方法步骤(3)中离心后的上清液。
在本发明中，所述的植物蛋白淋洗液优选应用在土壤镉污染治理中。
在本发明中，所述的植物蛋白淋洗液的使用方法，优选包括如下步骤：
(1)初步吸附：将土壤、根部蛋白提取液和腐殖酸液混合后进行初步吸附，得到初步吸附产物；所述土壤和根部蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg： 18～22L，所述土壤和腐殖酸液的质量体积比为0.9～1.1kg：10～14L；
(2)二次吸附：将初步吸附产物、植物螯合素提取液和木质纤维蛋白提取液混合后进行二次吸附，得到二次吸附产物；所述初步吸附产物和植物螯合素提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：15～19L，所述土壤和木质纤维蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：13～17L；
(3)淋洗排除：用叶片蛋白提取液淋洗二级吸附产物，淋洗流速为 200～350L/h·m3土壤。
在本发明中，所述的植物蛋白淋洗液的使用方法步骤(1)中，土壤和根部蛋白提取液的质量体积比进一步优选为1kg：20L，土壤和腐殖酸液的质量体积比进一步优选为1kg：12L。
在本发明中，所述的植物蛋白淋洗液的使用方法步骤(2)中，初步吸附产物和植物螯合素提取液的质量体积比进一步优选为1kg：17L，土壤和木质纤维蛋白提取液的质量体积比进一步优选为1kg：15L。
在本发明中，所述的植物蛋白淋洗液的使用方法步骤(3)中，淋洗流速进一步优选为300L/h·m3。
下面结合实施例对本发明提供的吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
植物蛋白淋洗液的制备
1、根部蛋白提取液的制备：
(1)取1kg龙葵根粉末，与6L预冷的消解缓冲液混合，得混合液；
(2)将上述混合液200w超声振荡5min；
(3)将超声振荡后的混合液于9℃温度下，3000r/min，离心15min，留上清液；
(4)上清液中，添加0.2L，10mM的二硫苏糖醇，在56℃条件下搅拌1h；
(5)加入0.5L的TCA-丙酮溶液，沉淀2h，于6℃条件下，3000r/min离心15min，留沉淀；
(6)将上述沉淀物用冷丙酮洗涤2次；
(7)加入0.2L，10mM的二硫苏糖醇，200w超声振荡5min得混合液；
(8)将步骤(7)中的混合液在6℃条件下离心，3000r/min，15min，获得植物根蛋白液，备用。
2、植物螯合素提取液的制备
(1)取拟南芥叶片1kg、苜蓿叶片1kg、水2kg，用切割搅拌机在120r/min 条件下，搅碎成为浆状物；
(2)用20s，80*60的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液，备用。
3、木质纤维蛋白提取液的制备
(1)取蜈蚣草粉末1kg，麦麸1kg；
(2)将步骤(1)的蜈蚣草和麦麸碎片与3kg水混合，用盐酸调节pH值到4， 76℃条件下水浴加热10min；
(3)用20s，30*20的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液，备用。
4、叶片蛋白提取液的制备
(1)取蒲公英叶片1kg、白花泡桐叶片1kg、冰10kg，用切割搅拌机在 240r/min条件下粉碎，得混合浆；
(2)在混合浆加入1.5L0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液，得混合液；
(3)将混合液在5℃条件下3000r/min离心15min，得到叶片蛋白提取液, 备用。
土壤淋洗净化
(1)取含镉(总)浓度为170mg/kg的砂质黄土1kg，放入搅拌罐中；
(2)初步吸附：取植物根蛋白液20L、腐殖酸液12L于45℃条件下预先混合；将上述混合液注入搅拌罐中，密封，浸泡过程中实施分阶段搅拌，其中初始0～0.5h实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～1h实施慢速搅拌，转速10rpm， 1～6h静置沉淀，6h后排除上层液体，得到初步吸附产物，完成初步吸附；
(2)二次吸附：在初步吸附产物中加入，植物螯合素提取液17L和木质纤维蛋白提取液15L密封、浸泡10h，浸泡过程中实施分阶段搅拌，初始0～0.5h 实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～2h实施慢速搅拌，转速10rpm，2～10h静置沉淀，10h后排除上层液体，完成二次吸附，得到二次吸附产物；
(3)淋洗排除：将土壤从搅拌罐中取出，装入淋洗柱内，采用升流式运行方式，从淋洗柱下部注入叶片蛋白液，液体穿过土壤层，淋洗后的液体由淋洗柱的上部排出。淋洗柱底部安装有孔眼布水板及卵石缓冲导流层，可以防止土壤颗粒被冲散。土层顶部装有卵石缓冲层、孔眼阻拦板，防止土壤颗粒随液体流失。淋洗流速为300L/h·m3土壤，淋洗2h。
(4)实验结果：淋洗之后土壤中的总镉浓度为4.8mg/kg，去除率为97.2％。淋洗之后土壤中各种化学形态镉所占比例分别为：残渣态55.35％，碳酸盐结合态10.40％、硫化物结合态14.07％，有机结合态3.75％，吸附态与可交换态16.44％。
实施例2
植物蛋白淋洗液的制备
1、根部蛋白提取液的制备：
(1)取1kg龙葵根粉末，与5.5L预冷的消解缓冲液混合，得混合液；
(2)将上述混合液200w超声振荡5min；
(3)将超声振荡后的混合液于8℃温度下，2500r/min，离心12min，留上清液；
(4)上清液中，添加0.2L，10mM的二硫苏糖醇，在56℃条件下搅拌1h；
(5)加入0.5L的TCA-丙酮溶液，沉淀2h，于6℃条件下，2500r/min离心15min，留沉淀；
(6)将上述沉淀物用冷丙酮洗涤2次；
(7)加入0.2L，10mM的二硫苏糖醇，200w超声振荡5min得混合液；
(8)将步骤(7)中的混合液在6℃条件下离心，2500r/min，18min，获得植物根蛋白液，备用。
2、植物螯合素提取液的制备
(1)取拟南芥叶片1kg、苜蓿叶片1.1kg、水2.1kg，用切割搅拌机在 120r/min条件下，搅碎成为浆状物；
(2)用20s，85*70的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液，备用。
3、木质纤维蛋白提取液的制备
(1)取蜈蚣草粉末0.9kg，麦麸1.1kg；
(2)将步骤(1)的蜈蚣草和麦麸碎片与2.9kg水混合，用盐酸调节pH值到 3.9，77℃条件下水浴加热9min；
(3)用23s，35*25的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液，备用。
4、叶片蛋白提取液的制备
(1)取蒲公英叶片0.9kg、白花泡桐叶片1.1kg、冰9kg，用切割搅拌机在 240r/min条件下粉碎，得混合浆；
(2)在混合浆加入2.2L0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液，得混合液；
(3)将混合液在5℃条件下2500r/min离心2min，得到叶片蛋白提取液, 备用。
土壤淋洗净化
(1)取含镉(总)浓度为170mg/kg的砂质黄土1kg，放入搅拌罐中；
(2)初步吸附：取植物根蛋白液19L、腐殖酸液11L于45℃条件下预先混合；将上述混合液注入搅拌罐中，密封，浸泡过程中实施分阶段搅拌，其中初始0～0.5h实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～1h实施慢速搅拌，转速10rpm， 1～6h静置沉淀，6h后排除上层液体，得到初步吸附产物，完成初步吸附；
(2)二次吸附：在初步吸附产物中加入，植物螯合素提取液16L和木质纤维蛋白提取液14L密封、浸泡10h，浸泡过程中实施分阶段搅拌，初始0～0.5h 实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～2h实施慢速搅拌，转速10rpm，2～10h静置沉淀，10h后排除上层液体，完成二次吸附，得到二次吸附产物；
(3)淋洗排除：将土壤从搅拌罐中取出，装入淋洗柱内，采用升流式运行方式，从淋洗柱下部注入叶片蛋白液，液体穿过土壤层，淋洗后的液体由淋洗柱的上部排出。淋洗柱底部安装有孔眼布水板及卵石缓冲导流层，可以防止土壤颗粒被冲散。土层顶部装有卵石缓冲层、孔眼阻拦板，防止土壤颗粒随液体流失。淋洗流速为240L/h·m3土壤，淋洗1h。
(4)实验结果：淋洗之后土壤中的总镉浓度为5.6mg/kg，去除率为96.7％。淋洗之后土壤中各种化学形态镉所占比例分别为：残渣态54.05％，碳酸盐结合态10.77％、硫化物结合态14.02％，有机结合态3.72％，吸附态与可交换态17.44％。
实施例3
植物蛋白淋洗液的制备
1、根部蛋白提取液的制备：
(1)取1kg龙葵根粉末，与6.5L预冷的消解缓冲液混合，得混合液；
(2)将上述混合液200w超声振荡5min；
(3)将超声振荡后的混合液于9.5℃温度下，3500r/min，离心18min，留上清液；
(4)上清液中，添加0.2L，10mM的二硫苏糖醇，在56℃条件下搅拌1h；
(5)加入0.5L的TCA-丙酮溶液，沉淀2.5h，于7℃条件下，3500r/min 离心18min，留沉淀；
(6)将上述沉淀物用冷丙酮洗涤2次；
(7)加入0.2L，10mM的二硫苏糖醇，200w超声振荡5min得混合液；
(8)将步骤(7)中的混合液在6℃条件下离心，3500r/min，18min，获得植物根蛋白液，备用。
2、植物螯合素提取液的制备
(1)取拟南芥叶片1.1kg、苜蓿叶片0.9kg、水2.1kg，用切割搅拌机在 120r/min条件下，搅碎成为浆状物；
(2)用28s，95*80的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液，备用。
3、木质纤维蛋白提取液的制备
(1)取蜈蚣草粉末1.1kg，麦麸0.9kg；
(2)将步骤(1)的蜈蚣草和麦麸碎片与3.1kg水混合，用盐酸调节pH值到 4.1，79℃条件下水浴加热11min；
(3)用28s，45*35的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液，备用。
4、叶片蛋白提取液的制备
(1)取蒲公英叶片1.1kg、白花泡桐叶片0.9kg、冰11kg，用切割搅拌机在240r/min条件下粉碎，得混合浆；
(2)在混合浆加入1.5L0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液，得混合液；
(3)将混合液在6℃条件下3500r/min离心18min，得到叶片蛋白提取液, 备用。
土壤淋洗净化
(1)取含镉(总)浓度为170mg/kg的砂质黄土1kg，放入搅拌罐中；
(2)初步吸附：取植物根蛋白液21L、腐殖酸液13L于45℃条件下预先混合；将上述混合液注入搅拌罐中，密封，浸泡过程中实施分阶段搅拌，其中初始0～0.5h实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～1h实施慢速搅拌，转速10rpm， 1～6h静置沉淀，6h后排除上层液体，得到初步吸附产物，完成初步吸附；
(2)二次吸附：在初步吸附产物中加入，植物螯合素提取液18L和木质纤维蛋白提取液16L密封、浸泡10h，浸泡过程中实施分阶段搅拌，初始0～0.5h 实施中速搅拌，转速60rpm，0.5～2h实施慢速搅拌，转速10rpm，2～10h静置沉淀，10h后排除上层液体，完成二次吸附，得到二次吸附产物；
(3)淋洗排除：将土壤从搅拌罐中取出，装入淋洗柱内，采用升流式运行方式，从淋洗柱下部注入叶片蛋白液，液体穿过土壤层，淋洗后的液体由淋洗柱的上部排出。淋洗柱底部安装有孔眼布水板及卵石缓冲导流层，可以防止土壤颗粒被冲散。土层顶部装有卵石缓冲层、孔眼阻拦板，防止土壤颗粒随液体流失。淋洗流速为320L/h·m3土壤，淋洗3h。
(4)实验结果：淋洗之后土壤中的总镉浓度为3.5mg/kg，去除率为97.9％。淋洗之后土壤中各种化学形态镉所占比例分别为：残渣态56.01％，碳酸盐结合态9.98％、硫化物结合态15.85％，有机结合态3.68％，吸附态与可交换态14.48％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液及其制备方法和使用方法，所述植物蛋白淋洗液包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液。本申请的提取液能够有效降低土壤中的镉含量，具有优异的使用效果，提取液中的植物蛋白属于粗蛋白的范畴，植物蛋白的活性高，可以满足工程化的土壤修复现场需要，避免了传统植物蛋白易失活的缺点，能够代替现有的化学淋洗药剂，降低了环境污染的风险。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种吸附重金属镉的植物蛋白淋洗液，其特征在于，包含根部蛋白提取液、腐殖酸液、植物螯合素提取液、木质纤维蛋白提取液和叶片蛋白提取液；
所述根部蛋白提取液提取自龙葵，植物螯合素提取液提取自苜蓿和拟南芥，木质纤维蛋白提取液提取自蜈蚣草和麦麸，叶片蛋白提取液提取自蒲公英和白花泡桐；
所述腐殖酸液中腐殖酸浓度为20～35mg/L；
所述根部蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)龙葵根粉末和消解液按1：5～7的质量比例混合，得混合液；
(2)将混合液于8～10℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留上清液，加入二硫苏糖醇；
(3)上清液中加入TCA-丙酮，沉淀1～3h；
(4)沉淀后的上清液于5～8℃温度下2000～4000r/min离心10～20min，留沉淀；
(5)离心后的沉淀中加入二硫苏糖醇，于6℃温度下2500～3500r/min离心15～18min，得到根部蛋白提取液；
所述步骤(2)和步骤(5)中的二硫苏糖醇按照龙葵根粉末和二硫苏糖醇5kg：1L的质量体积比加入；
所述步骤(2)和步骤(5)中的二硫苏糖醇的浓度为10mmol/L；
所述消解液由Tris-HCl缓冲液、氯化钠和十六烷基三甲基溴化铵组成，所述Tris-HCl缓冲液的浓度为0.04～0.06mol/L；消解液中氯化钠的质量浓度为4.8～5.2％；十六烷基三甲基溴化铵的质量浓度为1.8～2.2％；所述消解液的pH值为7.9～8.1；所述步骤(3)中按龙葵根粉末和TCA-丙酮1.8～2.2kg：0.9～1.1L的质量体积比添加TCA-丙酮；
所述植物螯合素提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)拟南芥、苜蓿和水按0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2的质量比例破碎；
(2)用20～30s，80*60～100*90的纱布过滤，滤液为植物螯合素提取液；
所述木质纤维蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)蜈蚣草粉末、麦麸和水按0.8～1.2：0.8～1.2：2.8～3.2的质量比例混合，调节pH值到3.8～4.2，75～80℃下保温8～12min；
(2)用20～30s，30*20～50*40的纱布过滤，滤液为木质纤维蛋白提取液；
所述叶片蛋白提取液的制备方法，包含如下步骤：
(1)蒲公英叶片、白花泡桐叶片和冰按0.8～1.2：0.8～1.2：8：12的质量比例粉碎，得混合浆；
(2)混合浆和0.04～0.06mol/L的Tris-HCl缓冲液按3～4kg：0.7～0.8L的质量体积比混合，得混合液；
(3)将混合液在4～6℃条件下2000～4000r/min离心10～20min，得到叶片蛋白提取液。
2.权利要求1所述的植物蛋白淋洗液在土壤镉污染治理中的应用。
3.权利要求1所述的植物蛋白淋洗液的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)初步吸附：将土壤、根部蛋白提取液和腐殖酸液混合后进行初步吸附，得到初步吸附产物；所述土壤和根部蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：18～22L，所述土壤和腐殖酸液的质量体积比为0.9～1.1kg：10～14L；
(2)二次吸附：将初步吸附产物、植物螯合素提取液和木质纤维蛋白提取液混合后进行二次吸附，得到二次吸附产物；所述初步吸附产物和植物螯合素提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：15～19L，所述土壤和木质纤维蛋白提取液的质量体积比为0.9～1.1kg：13～17L；
(3)淋洗排除：用叶片蛋白提取液淋洗二级吸附产物，淋洗流速为200～350L/h·m3土壤。
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