一种微生物改性粘土矿物材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及重金属钝化剂-微生物改性伊利石材料的制备方法，按国际专利分类 表（CPI)划分属环保材料开发领域。
【背景技术】
[0002] 土壤重金属污染已成为全球性环境问题，因其具有隐蔽性、不可逆性和长期性的 特点，对生态系统构成了潜在的威胁，并通过食物链向植物和动物迁移，人类处在食物链的 顶端，成为最大的受害者，因此重金属污染土壤修复迫在眉睫。目前重金属污染土壤修复方 法主要包括：客土法、土壤淋滤法、植物修复和重金属钝化方法。"客土法"需要投入较大的 人力物力，修复成本较高，难以大范围推广：土壤淋洗会导致土壤结构破坏和土壤营养元素 的损失，且土壤淋洗液容易造成土壤的二次污染；植物修复作为一种经济易行、环境友好型 的一种重金属污染土壤修复技术，但是修复时间较长，特别适合闲置重金属矿区污染土壤 修复。对于轻、中度重金属污染的土壤，在不影响农业生产的条件下主要采用重金属钝化方 法来抑制镉的活性。重金属钝化修复是向土壤中添加钝化剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交 换和氧化还原等一系列反应，降低重金属污染物的生物有效性和可迁移性。粘土矿物对环 境不会带来二次污染，因此粘土矿物作为土壤钝化剂备受人们青睐，但是天然的粘土矿物 对重金属离子钝化效果差，而且很容易脱附。采用化学方法对粘土矿物改性的报道较多，但 是化学改性粘土会造成土壤的二次污染。迄今为止，尚无微生物改性粘土矿物做为土壤重 金属钝化剂的技术。
【发明内容】
[0003] 本发明针对已知技术存在的问题，提供一种微生物改性粘土矿物制备土壤重金属 钝化剂的方法，保证此微生物改性粘土矿物无二次污染，对土壤中重金属钝化效果保持长 期稳定。
[0004] 微生物改性粘土矿物材料的制备方法
[0005] 微生物改性粘土矿物的制备方法和特征如下：
[0006] 重金属钝化剂-微生物改性粘土矿物材料的制备方法，其特征为在含粘土矿物的 微生物培养基中接种微生物菌粉，摇床培养5-10天，培养结束后在马福炉第一次煅烧，煅 烧后加入双氧水，进行第二次煅烧至干，研磨，过筛制得微生物改性粘土矿物。微生物改性 粘土矿物可提高原土对重金属的吸附能力，且微生物改性粘土矿物对土壤重金属钝化效果 具有长期稳定性。
[0007] 蔗糖 5-60 份，Na2HP04 · 12H20 为 1-10 份，MgS04 · 7H20 为 0· 1-1 份，粘 土矿物 5-150份，H20为1000份。121°C灭菌，按1%。-50%。接种比例接种微生物菌粉，置25-30°C、 140-180rpm恒温摇床中培养5-7d，利用微生物与粘土矿物的相互作用对粘土矿物进行改 性。微生物改性矿物制备过程中的特征如下：
[0008] ①微生物种类为：胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌菌粉（三种菌 粉购置于河南天义生物科技有限公司）。
[0009] ②粘土矿物种类为：钾长石、伊利石、云母、蛭石和绿泥石。
[0010] ③第一次煅烧的温度为250°c -600°c，第二次煅烧温度为100°C -250°c。
[0011] ④微生物改性粘土矿物可钝化土壤中重金属的种类包括：镉、铅、铁、铜和铬。
[0012] 本发明与现有技术相比，其特点如下：
[0013] ①微生物改性粘土矿物可以置换粘土矿物层间的一些元素，增大粘土矿物的层间 距，提高粘土矿物对重金属的吸附能力。
[0014] ②微生物改性粘土矿物可以把重金属禁锢于粘土矿物层间，保证对重金属钝化的 稳定性。
[0015] ③微生物改性粘土矿物过程中没有添加任何有毒有害物质，且经过煅烧后不会产 生生物污染，因此微生物改性材料不会带来二次污染。
【附图说明】
[0016] 图1为胶质芽孢杆菌改性伊利石材料。
[0017] 图2为胶质芽孢杆菌改性云母材料。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 胶质芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基（伊利石100g，蔗糖 20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %的胶质芽孢 杆菌菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时， 煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改 性伊利石。胶质芽孢杆菌改性伊利石和未改性伊利石对镉（〇. 2g微生物改性伊利石处理 50mL镉和铅溶液（20mg/L))的去除率见表1。
[0020] 表1不同类型伊利石对铅和镉的去除率
[0021]
[0022] 实施例2
[0023] 胶质芽孢杆菌改性云母的制备方法：配制含云母的培养基（云母100g，鹿糖20g， 12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %的胶质芽孢杆菌 菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅烧 后加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改性云 母材料。
[0024] 实施例3
[0025] 胶质芽孢杆菌改性钾长石制备方法：配制含钾长石的培养基（钾长石100g，蔗糖 20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %的胶质芽孢 杆菌菌粉（30°C，160rpm)，摇床培养7天，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时， 煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆菌改 性钾长石材料。
[0026] 实施例4
[0027] 胶质芽孢杆菌改性绿泥石材料制备方法：配制含绿泥石的培养基（绿泥石100g， 蔗糖20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %的胶质 芽孢杆菌菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2 小时，煅烧后加入双氧水，进行第二次煅烧（200°C )至干，研磨，过120目筛制得胶质芽孢杆 菌改性绿泥石材料。
[0028] 实施例5
[0029] 巨大芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基（伊利石100g，蔗糖 20g，12水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %巨大芽孢杆 菌菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅 烧后加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性 伊利石。
[0030] 实施例6
[0031] 巨大芽孢杆菌改性云母制备方法：配制含云母的培养基（云母100g，鹿糖20g，12 水磷酸氢二钠4g，7水硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %巨大芽孢杆菌菌粉， 摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅烧后加 入双氧水，进行第二次煅烧（200°C )至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性云母材 料。
[0032] 实施例7
[0033] 巨大芽孢杆菌改性钾长石制备方法：配制含钾长石的培养基（钾长石100g，蔗糖 20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %巨大芽孢杆菌菌 粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅烧后 加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性钾长 石材料。
[0034] 实施例8
[0035] 巨大芽孢杆菌改性绿泥石制备方法：配制含绿泥石的培养基（绿泥石100g，蔗糖 20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %巨大芽孢杆菌菌 粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅烧后 加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得巨大芽孢杆菌改性绿泥 石材料。
[0036] 实施例9
[0037] 多粘类芽孢杆菌改性伊利石制备方法：配制含伊利石的培养基（伊利石100g，蔗 糖20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %多粘类芽孢杆 菌菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C ) 2小时，煅 烧后加入双氧水，进行第二次煅烧（20(TC )至干，研磨，过120目筛制得多粘类芽孢杆菌改 性伊利石。
[0038] 实施例10
[0039] 多粘类芽孢杆菌改性云母制备方法：配制含云母的培养基（云母l〇〇g，鹿糖20g， 12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %多粘类芽孢杆菌菌粉， 摇床培养7天（30°C，160rpm)，培养结束后在马福炉第一次煅烧（400°C )2小时，煅烧后加 入双氧水，进行第二次煅烧（200°C )至干，研磨，过120目筛制得多粘类芽孢杆菌改性云母 材料。
[0040] 实施例11
[0041] 多粘类芽孢杆菌改性钾长石制备方法：配制含钾长石的培养基（钾长石100g，蔗 糖20g，12水磷酸氢二钠4g，硫酸镁0. 2g，蒸馏水1L)，向该培养基中接种1 %多粘类芽孢杆 菌菌粉，摇床培养7天（30°C，160rpm)，