【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境污染治理与修复领域，具体涉及一类源于生物质的碳基材料捕获环境中疏水性有机污染物，并与电活性菌发生自组装形成生物炭/电活性菌复合体，进一步对捕获后的疏水性有机污染物进行降解。
技术介绍
1、疏水性有机物是一类低水溶性高分子量的化合物。疏水性有机物用途广泛，并且具有降解难度大、环境持久性强和化学性质稳定等特征，一旦进入环境就会长期赋存于土壤、河道底泥以及污水控制系统污泥中。同时，疏水性有机污染物易于在机体内残留，对人类健康和生态系统造成了潜在的威胁。因此，疏水性有机污染物的污染治理是生态环境保护的重大难题。
2、生物炭是一种来源于生物质的碳基材料，具有发达的孔隙结构以及强疏水性，因此可作为高效的吸附剂捕获疏水污染物。然而，生物炭对疏水性有机物的捕获作用远不足以满足实际的环境需求。当发生环境扰动时，被捕获的疏水性有机物极有可能会再次脱附并重新释放至环境中,造成二次污染。因此，有必要采取适宜手段对生物炭捕获后疏水性有机物进行进一步降解处理，从而缓解潜在的环境危害。
3、微生物降解是环境中疏水性有机污染物消减的重要途径，也是最为经济绿色的处理方法之一。但是，微生物技术对污染物降解的特异性较强，降解速率极易受到碳源或本土微生物等因素的影响。因此，有必要借助其他理化手段从维系生物量等角度强化微生物降解效能。
4、微生物-生物炭的复合处理策略是一种新兴的前沿技术，复合体中的不同组成能够各施所长，协同互作，实现水体中有机污染物的捕获降解。相较于传统的微生物降解技术，微生物-生物炭的复合处理策略
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于强化环境中疏水性有机污染物降解的生物炭/电活性菌复合体。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种改性生物炭材料合成方法。该材料是捕获疏水性有机污染物的主要执行者，同时也是复合体中电活性菌发生自组装的基底材料。该材料原料易得，价格低廉，亲水性强，比表面积大，并具有较好的电活性特性。
3、具体合成步骤如下:
4、(1)木质纤维素基生物质在高温厌氧条件下进行热解，得到原始生物炭；
5、(2)在冰浴条件下，将原始生物炭、nano3、浓硫酸和kmno4混合进行第一次氧化反应，保持连续搅拌；
6、(3)再加入硫酸溶液用于生物炭的第二次氧化反应，待温度下降60℃后，加入h2o2溶液终止反应；
7、(4)分别用硫酸和h2o2的混合溶液、hcl溶液以及去离子水清洗改性后的生物炭材料，直至ph为中性，最终得到改性后的生物炭材料。
8、优选，所述的步骤(1)为：将干燥秸秆研磨成粉，在氮气氛围下，900℃温度进行热解获得原始生物炭。
9、优选，所述的步骤(2)为在冰浴条件下，以质量比计，按原始生物炭：nano3：浓硫酸：kmno4＝1：0.75：138：3比例混合进行第一次氧化反应，5℃下搅拌2h，室温下搅拌48h。
10、优选，所述的步骤(3)是再加入5wt％的h2so4，边加热边搅拌，在前1h时间内温度保持在80℃，然后，在98℃搅拌2h时间，完成第二次氧化反应，待温度降至60℃，30wt％的h2o2加入到混合物中，至此氧化反应终止。
11、优选，所述的步骤(4)为用3wt％h2so4,0.5wt％h2o2混合溶加入到混合物中，对沉淀进行清洗，抽滤得到固体物质；再用5wt％hcl清洗，抽滤得到固体物质，再用去离子水对固体物质进行清洗，直至ph至中性，抽滤烘干，得到改性后的生物炭材料。
12、本专利技术还提供了改性后的生物炭材料在捕获疏水性有机污染物中的应用。
13、优选，是在30℃和170rpm转速条件下，改性后的生物炭材料加入至含有疏水性有机物的营养培养基中并保持厌氧无菌条件。
14、优选，改性后的生物炭材料的投加量为1g/l，疏水性有机物终浓度为200mg/l，营养培养基配方为1.50g/l nh4cl、0.10g/l kcl、11.35g/l na2hpo4、2.40g/l nah2po4，溶剂为去离子水。
15、本专利技术还提供了强化疏水性有机污染物降解的生物炭电活性菌复合体的自组装方法，步骤如下：待改性后的生物炭材料对疏水性有机物吸附反应达到平衡后，将电活性菌投加至上述改性后的生物炭材料捕获疏水性有机物的混合体系中，并投加电子供体，进行自组装生物炭电活性菌复合体。
16、优选，所述吸附平衡时间为7h，投加至混合反应体系后的电活性菌最终od600为0.1，所述电子供体含量和种类为20mm的乳酸钠。
17、本专利技术还提供了上述生物炭电活性菌复合体在强化降解疏水性有机污染物中的应用。
18、优选，强化降解的温度条件为30℃。
19、相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果：
20、(1)本专利技术设计了一种改性生物炭与电活性菌协同作用的“菌-炭”复合体。该复合体的基质材料够在有效捕获疏水性有机污染物的同时，还通过与电活性菌的自组装，实现了污染物的稳定降解。这种组合策略污染物在吸附后因环境扰动而脱附的风险，从而减少二次污染的可能。
21、(2)本专利技术无需额外化学试剂，全程绿色环保。本专利技术借助改性生物炭的协同作用，显著提高了电活性菌的稳定性。改性生物炭作为菌体的载体，不仅提高了微生物的附着，还通过其高比表面积和优异的电活性特性，促进了微生物的电子传递效率，从而加速了污染物的降解速率。
22、综上所述，本专利技术结合了物理吸附与生物降解的双重优势，为水体中疏水性有机污染物的去除提供了一种高效、绿色、可持续的解决方案。其在环境污染治理领域的应用，不仅具有重要的实践意义，而且有助于推动环保技术的进一步发展。
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1.一种改性后的生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)为：将干燥秸秆研磨成粉，在氮气氛围下，900℃温度进行热解获得原始生物炭。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)为在冰浴条件下，以质量比计，按原始生物炭：NaNO3：浓硫酸：KMnO4＝1：0.75：138：3比例混合进行第一次氧化反应，5℃下搅拌2h，室温下搅拌48h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)是再加入5wt％的H2SO4，边加热边搅拌，在前1h时间内温度保持在80℃，然后，在98℃搅拌2h时间，完成第二次氧化反应，待温度降至60℃，30wt％的H2O2加入到混合物中，至此氧化反应终止。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)为用3wt％H2SO4,0.5wt％H2O2混合溶加入到混合物中，对沉淀进行清洗，抽滤得到固体物质；再用5wt％HCl清洗，抽滤得到固体物质，再用去离子水对固体物质进行清洗，直至pH至中性，抽滤烘干，
6.权利要求1-5任意制备方法制备得到的改性后的生物炭材料。
7.权利要求6所述的改性后的生物炭材料在捕获疏水性有机污染物中的应用，优选，是在30℃和170rpm转速条件下，改性后的生物炭材料加入至含有疏水性有机物的营养培养基中并保持厌氧无菌条件，优选，改性后的生物炭材料的投加量为1g/L，疏水性有机物终浓度为200mg/L，营养培养基配方为1.50g/L NH4Cl、0.10g/L KCl、11.35g/L Na2HPO4、2.40g/LNaH2PO4，溶剂为去离子水。
8.一种强化疏水性有机污染物降解的生物炭电活性菌复合体的自组装方法，其特征在于，步骤如下：待权利要求6所述的改性后的生物炭材料对疏水性有机物吸附反应达到平衡后，将电活性菌投加至上述改性后的生物炭材料捕获疏水性有机物的混合体系中，并投加电子供体，进行自组装生物炭电活性菌复合体。
9.根据权利要求9所述的自组装方法，其特征在于，所述吸附平衡时间为7h，投加至混合反应体系后的电活性菌最终OD600为0.1，所述电子供体含量和种类为20mM的乳酸钠。
10.权利要求9-10自组装方法获得的生物炭电活性菌复合体在强化降解疏水性有机污染物中的应用，优选，强化降解的温度条件为30℃。
...【技术特征摘要】
1.一种改性后的生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)为：将干燥秸秆研磨成粉，在氮气氛围下，900℃温度进行热解获得原始生物炭。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)为在冰浴条件下，以质量比计，按原始生物炭：nano3：浓硫酸：kmno4＝1：0.75：138：3比例混合进行第一次氧化反应，5℃下搅拌2h，室温下搅拌48h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)是再加入5wt％的h2so4，边加热边搅拌，在前1h时间内温度保持在80℃，然后，在98℃搅拌2h时间，完成第二次氧化反应，待温度降至60℃，30wt％的h2o2加入到混合物中，至此氧化反应终止。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)为用3wt％h2so4,0.5wt％h2o2混合溶加入到混合物中，对沉淀进行清洗，抽滤得到固体物质；再用5wt％hcl清洗，抽滤得到固体物质，再用去离子水对固体物质进行清洗，直至ph至中性，抽滤烘干，得到改性后的生物炭材料。
6.权利要求1-5任意制备方法制备得...
【专利技术属性】
技术研发人员：许玫英，邢佳，黄浩斌，
申请(专利权)人：广东省科学院微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：
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