一种复合微生物固化颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合微生物固化颗粒的制备方法，取柠檬酸三钠和三氯化铁溶于乙二醇，加入醋酸钠，移至高温反应釜内高温加热，冷却，洗涤，得到纳米磁性氧化铁物料A；将物料A与培养的复合微生物菌液混合培养，离心取沉淀，水洗，晾干，即为物料B；将预处理沸石粉末和硅藻土粉末加入羧甲基纤维素钠溶液中，混匀，加入物料B，加入含有氯化钙的饱和硼酸溶液，离心得到为物料C；将物料C固化，水洗，后投入硫酸钠溶液再固化，即得到复合微生物固化颗粒。本发明专利技术的纳米磁性氧化铁可以改善微生物絮体的表面性能从而促进其形成颗粒，能够有效降解受污染的底泥，改变底泥中微生物的优势菌群，提高水体中有益微生物的含量，改善水体水质。改善水体水质。

【技术实现步骤摘要】
一种复合微生物固化颗粒的制备方法


[0001]本专利技术涉及水生态修复领域，具体为一种复合微生物固化颗粒的制备方法。

技术介绍

[0002]为满足人们日常生活、商业和农业对水资源的需求，解决因水资源需求上升而引起的淡水资源危机，各级政府对水资源生态环境的治理需求越发强烈，目前常用的效果比较明显的，能够长久维持的方法主要是以种植沉水植物为主的生态修复方法，沉水植物不仅能够吸附水体中的N、P等营养元素，也能抑制水体种蓝藻等浮游植物的爆发，同时还能够提高水体透明度提升水体景观效果的作用。沉水植物的生长对底质要求较高，目前对于底质处理效果较好的方法主要清淤、抽水爆晒和复合微生物菌液投加等，清淤和抽水爆晒对周围环境影响较大投入较高，复合微生物菌液投加无法直接作用于底泥之上效果较慢。固定化微生物法是国际上先进的水体治理方法，采用一定的技术手段(吸附法、包埋法、交联法及截流法等)使微生物固着生长，微生物不悬浮于水仍保持生物活性，并可反复利用。在污水排放得到有效控制以后，底泥就成为河流水体污染的重要内源，底泥中累积的大量有毒有害污染物，通过一定的交换作用重新释放，是影响和制约水质的主要二次污染源。如何有效的控制河床底泥污染，改善河流水质，已成为我国水环境中最重要的环境问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种固化微生物制备方法，产生的固化微生物颗粒能够直接作用于底泥之上，能够在短期内有效改善基底环境为沉水植物的种植提供条件。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：r/>[0005]一种复合微生物固化颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S01)取柠檬酸三钠和三氯化铁溶于乙二醇中，在持续搅拌的情况下加入醋酸钠，将混合物搅拌30min，然后转移至高温反应釜内密封，在180
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220℃环境下高温加热8～12h，冷却至室温，将黑色反应产物用乙醇和去离子水多次冲洗，干燥箱干燥即可得到纳米磁性氧化铁物料A；
[0007]S02)将物料A与培养24h的复合微生物菌液混合培养24h后，将混合液放入离心机中，6000r/min，离心15min，收取絮状沉淀，用去离子水清洗3遍后，放入4℃晾干水分备用，即为物料B；
[0008]S03)将预处理沸石粉末和预处理硅藻土粉末加入羧甲基纤维素钠溶液中2000r/min混合均匀，将转速提升至3000r/min，缓慢加入物料B搅拌30min混合均匀，加入含有2％氯化钙的饱和硼酸溶液，5000r/min离心20min，得到颗粒，即为物料C；
[0009]S04)将物料C放入4℃固化1
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2h，然后用生理盐水清洗物料C表面残留的硼酸溶液，后投入0.5mol/L的硫酸钠溶液中进一步固化1
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4h，即得到复合微生物固化颗粒。
[0010]作为本专利技术的进一步说明：磁性四氧化三铁纳米粒子具有独特的磁性能和良好的生物相容性，在水处理等领域有着广阔的应用前景。本专利技术采用乙二醇为溶剂和还原剂，氯
化铁为铁源，乙酸钠、柠檬酸钠等羧酸盐为水解促进剂，在密闭的耐高压水热釜中进行加热反应，将反应后得到的沉淀物依次经去离子水和乙醇洗涤，然后放入干燥箱中80℃进行干燥2小时，制备出来的四氧化三铁纳米粒子具有形貌均匀、分散性好、尺寸可控等优点。柠檬酸钠、三氯化铁、乙二醇的质量配比比例对纳米磁性氧化铁的配制有直接影响。在本专利技术中乙酸钠、柠檬酸钠主要影响粒子的成核，加入不同质量比的无水乙酸钠与柠檬酸钠可以得到不同粒径的四氧化三铁纳米粒子。步骤S01)中，在前期实验基础上，选取柠檬酸钠：三氯化铁：乙二醇的质量配比比例为1
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2:2
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4:6
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10，进一步优选1:3:8；作为进一步的优选，醋酸钠：三氯化铁的质量配比比例为1
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4:2，在此范围内粒子分散性较好、粒径均匀，大于此范围粒子团聚严重，小于此范围，粒径不均匀。本专利技术工艺简单，过程易于控制，粉末产量大，非常适合工业化生产。本专利技术制备的磁性四氧化三铁纳米粒子结晶性好、饱和磁化强度高、尺寸均匀、在水溶液中易于分散；纳米粒子呈球形，分散性好、不团聚；粉末粒度细，粒径30
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100nm，纯度高，达99％～99.5％。
[0011]作为本专利技术的进一步说明：步骤S02)中，微生物菌液的菌种类别配比和微生物的活菌量，对污染物质的去除有直接影响。在前期实验基础上，选取复合微生物菌液的菌种包括聚磷菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌，其份数配比比例为5:2:1:3:2:3:4:3。优选的，复合微生物菌种在恒温微生物培养箱内已振荡培养24h，活菌量达到20亿CFU/ml以上。
[0012]作为本专利技术的进一步说明：步骤S03)中，羧甲基纤维素钠溶液的中羧甲基纤维素钠的含量为3％g/100ml；羧甲基纤维素钠溶液的制备方法为：取羧甲基纤维素钠，在50℃水浴条件下缓慢加入到去离子水中，边加边搅拌，待充分溶解后冷却至室温。
[0013]作为本专利技术的进一步说明：步骤S03)中，预处理沸石粉末、预处理硅藻土粉末、物料B、羧甲基纤维素钠溶液的重量配比为1:1.5:2:10。
[0014]优选的，步骤S03)中，预处理沸石粉末的制备方法为：取沸石颗粒置于浓度1mol/L的盐酸溶液中，在25～40℃的水浴下反应1～1.5h，去离子水洗涤，过滤，105℃干燥2h，得到预处理沸石颗粒；取预处理沸石颗粒900～1000℃高温煅烧1h，干燥箱内自然冷却至室温后研磨，研磨后过200目筛，得到预处理沸石粉末。
[0015]优选的，步骤S03)中，预处理硅藻土粉末的制备方法为：取硅藻土置于浓度1mol/L的盐酸和硝酸的混合溶液中，在30～40℃的水浴下反应0.5～1h，去离子水洗涤过滤，108℃干燥24h，干燥箱内自然冷却至室温后研磨，研磨后过筛，得到预处理硅藻土粉末；更优选的，所述盐酸和硝酸的混合比例为1:1，过筛目数为150目。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0017]1)本专利技术的复合微生物固化颗粒制剂在使用过程中不会产生二次污染，能够直接作用于受污染的底泥之上，能够有效降解受污染的底泥，改变底泥中微生物的优势菌群，提高水体中有益微生物的含量，改善水体水质，提高水体透明度，为沉水植物的种植提供先决条件。本专利技术采用的载体原料为天然原料，无污染，孔隙率高，比表面积大，对微生物的吸附能力较强，微生物通过吸附固定在载体上能更大限度的保留微生物的活性，同时纳米磁性氧化铁会在微生物聚集时提供一个中心核粒形成絮体，使得其在与微生物同时存在的情况下可以改善微生物絮体的表面性能从而促进其形成颗粒，磁性纳米材料具有良好的生物相容性能，可以使其与微生物共存而不致产生生物毒性。
[0018]2)固化时间是指固定化微生物小球在饱和硼酸溶液、硫酸钠溶液中的固化交联成型时间。交联时间过短，小球强度不够；交联时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合微生物固化颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S01)取柠檬酸三钠和三氯化铁溶于乙二醇中，在持续搅拌的情况下加入醋酸钠，将混合物搅拌30min，然后转移至高温反应釜内密封，在180
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220℃环境下高温加热8～12h，冷却至室温，将黑色反应产物用乙醇和去离子水多次冲洗，干燥箱干燥即可得到纳米磁性氧化铁物料A；S02)将物料A与培养24h的复合微生物菌液混合培养24h后，将混合液放入离心机中，6000r/min，离心15min，收取絮状沉淀，用去离子水清洗3遍后，放入4℃晾干水分备用，即为物料B；S03)将预处理沸石粉末和预处理硅藻土粉末加入羧甲基纤维素钠溶液中，2000r/min混合均匀，将转速提升至3000r/min，缓慢加入物料B搅拌30min混合均匀，加入含有2％氯化钙的饱和硼酸溶液，5000r/min离心20min，得到颗粒，即为物料C；S04)将物料C放入4℃固化1
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2h，然后用生理盐水清洗物料C表面残留的硼酸溶液，后投入0.5mol/L的硫酸钠溶液中进一步固化2
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4h，即得到复合微生物固化颗粒。2.根据权利要求1所述的复合微生物固化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤S01)中，柠檬酸钠：三氯化铁：乙二醇的质量配比比例为1
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2:2
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4:6
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10；醋酸钠：三氯化铁的质量配比比例为1
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4:2。3.根据权利要求2所述的复合微生物固化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤S01)中，无水柠檬酸钠：无水三氯化铁：乙二醇的质量配比比例为1:3:8；醋酸钠：三氯化铁的质量配比比例为2
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3:2。4.根据权利要求1所述的复合微生物固化颗粒的制备方法，其特征在于：步骤S02)中，复合微生物菌液的菌种包括聚磷菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌，其份...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继红，陈嘉瑞，唐秀兰，孟祥雨，穆维特，
申请(专利权)人：四川中科高新技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：