一种水产养殖纳米生物水体修复剂及其制备方法

专利名称：一种水产养殖纳米生物水体修复剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及水体修复技术领域，尤其涉及一种水产养殖纳米生物水体修复剂及其制备方法。
背景技术：
传统的水产养殖水质调控方法主要有物理法、化学法和生物法，但生产应用发现这些方法存在操作繁琐、水质净化效率低等弊端。因此，寻找一种经济、高效、简便的水处理技术是今后水质调控的发展方向。当前更经济有效的水质净化技术有臭氧水处理技术臭氧(O3)能通过破坏和分解细菌的细胞壁(膜)扩散至细胞内，氧化破坏细胞中的酶而迅速致死病原菌；还能去除亚硝酸盐，与泡沫分级分离法结合去除金属微量元素；臭氧本身还能迅速分解成氧气，增加水体 的溶解氧；其中间分解物氢氧基(0H—1)具有很强的氧化性，可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，使水中有机物及胶态有机物絮状化，提高过滤沉淀效果。因此，用臭氧处理养殖污水，不仅能迅速杀灭细菌、病毒、降低硫化物、氨等有害物质，还能增加水中的溶解氧，从而达到净化养殖用水的目的。高分子重金属吸附剂是一种能吸附水中重金属离子的良好材料，其粒径小，可有效吸附去除溶液中的重金属离子，一般采用动态流水吸附(即让污水按照一定的流速通过装有高分子吸附剂的管子，水经吸附除去重金属离子后，进入养殖池)。设备简单经济，可重复再生利用，不会产生二次污染。生物修复可以利用生物自身的功能消除污染物或改变污染物的存在形态而降低其毒性，使生态系统得以恢复或重建，包括生物降解、生物吸收、积累和转化等，在系统内不弓I入大量的外来物质，靠生物自身的自行繁衍起作用。大多数情况下，养殖水体自然条件不能完全满足生物修复的要求，天然生物修复的效率和速度太低，投加外源微生物是优化微生态系统的重要途径，它一方面可以调节微生态系统中微生物种群和群落的相互作用，另一方面可以提高微生态系统中的微生物浓度及其代谢活性。但也存在较大的局限性，一般情况下，引进系统的微生物由于分散在水体中，“居无定所”，群落的稳定性不高，很难竞争过土著微生物成为优势种。固定化微生物技术通过物理或化学的手段将游离的微生物固定在限定的空间区域，使其保持活性并可反复利用。目前用于微生物细胞固定化的方法主要有吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等四大类。固定化载体为微生物创造了不易分散的生存环境，主要分有机类载体与无机类载体两种，其中无机类载体如石英砂、玻璃粒料等，具有机械强度大、生物相容性好、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等特性。利用吸附作用与电荷效应将微生物固定在载体上，附着于载体上的微生物利用养殖废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质、氨氮等污染物，作为细胞自身活动所需要的能源和细胞合成所需的物质基础，将污染物转换成二氧化碳、水和硝酸盐等物质，达到净化废水的目的。郑耀通等应用固定化光合细菌净化养鱼水质试验，发现固定化光合细菌可显著提高氨氮的去除率、降低水体COD值，并能增加溶解氧，表明合适的载体能促进微生物修复作用。

发明内容
本发明提供了一种水产养殖纳米生物水体修复剂，经济环保、制备简便，用于水产养殖水体的调控，能高效吸附、降解水体中的有机物，对水体的修复效率高。一种水产养殖纳米生物水体修复剂，包括载体以及附着于载体上的复合菌；其中，以重量百分比计，所述的载体包括纳米电气石10-70%，纳米二氧化钛10-70%,改性沸石10-70%,蒙脱石10-50% ；所述的复合菌包括光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌。 电气石是一种很好的绿色环保材料，机械化学稳定，对环境无污染，可重复利用。此外，电气石还具有发射远红外线、释放负离子、持续发生直流静电、释放矿物质和微量元素等效应。电气石纳米化后能显著加强与提升其固有的效应，可有效去除污水中有害物质释放的振动频率，达到改良水质的目的。纳米电气石不仅能净化养殖水体，还能提高养殖水产品的生产性能，与微生物协同能显著提高水产品的出苗率与成活率，具体为纳米电气石能够有效调控养殖水体pH值，可避免水体pH变化过于频繁而对水生生物造成危害，同时还能够满足养殖水体对PH的要求，不污染环境；另一方面，其能改变水分子团簇结构，水分子团簇的改变能改变水在生物体内的作用，产生多种生物学效应(Los et al.，2000;张建平等，2004);同时，水分子团簇结构改变后，会促进无机盐在水中朝电离方向反应，从而使水中含有了更多的自由离子，便于光合细菌吸收利用，且由于水的离子化，在光合作用的能量传递过程中，更易在水中获取电子，增强了光合细菌的光合作用，即纳米化电气石能够有效促进光合细菌的生长，增加细胞生物量。纳米_■氧化钦亦称钦白粉，为白色疏松粉末，有锐钦型和金红石型两种晶型。具有化学性质稳定、无毒、无刺激、强屏蔽紫外线等特点。纳米二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，还能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌的目的。纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。研究发现，将大肠杆菌和二氧化钛混合液在大于380nm的光线照射下，发现大肠杆菌以一级反应动力学方程被迅速杀死。沸石又叫分子筛，是一族含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿物，由[SiO4]和[AlO4]四面体单元交错排列形成三维框架结构。具有较强的吸附性能和交换性能，在去除水体悬浮物的同时，还能有效去除重金属、氨氮等溶解态污染物，增加水中溶氧。但天然沸石由于硅(铝)氧结构带有负电荷，吸附水中有机物的性能较差，不能去除水中的阴离子污染物，可通过高温、酸、无机盐或有机改性剂等对沸石进行改性，改变其结构、晶体表面或内孔结构等，从而改善沸石的吸附性能。蒙脱石属于一种层状硅铝酸盐矿物，是由两层硅氧四面体[SiO4]中间夹一层铝(镁)氧(氢氧)八面体层[AlO2(OH)4]组成的2 I型结构。四面体和八面体的紧密堆积结构使其具有高度的有序的晶格排列，每层晶片厚约lnm，具有很高的刚度，层间不易滑移，是天然的纳米结构材料。因具有较大的比表面积与阳离子交换容量、良好的吸附性能，已广泛应用于污染物的吸附处理。对重金属、放射性污染物等有较强的吸附能力，在水处理及污染环境修复中有很大的应用潜力。
载体粒径大小会影响载体吸附能力或微生物在载体上的附着效果，粒径越小，载体比表面积增加，吸附能力增强；但粒径过小，会影响净化效果。为了获得较好的吸附、净化效果，所述的纳米电气石优选为150-20000目，纳米二氧化钛的平均粒径优选为30-80nm，改性沸石优选为80-2000目，蒙脱石优选为80-100目。一方面，通过其巨大的比表面积、极高的表面活性和特有的结构，使有机污染物降解为CO2和H20、无机污染物氧化或还原为无害物，达到降低水体污染物的目的；另一方面，它们连续发射的远红外线，其光能量与水中氢键的能量相当，会产生共振，能使水分子氢键断裂，可将老化的大分子团水变成小分子团水，使水的缔合分子降到6-8个，恢复水的原有生理功能，达到修复水体的目的。载体中不同组分的功能有不同也有交叉，为了获得净化、吸附效果更好的载体，优选地，以重量百分比计，所述的载体包括纳米电气石30-60%，纳米二氧化钛20-30%，改性沸石10-20%，蒙脱石10-20%。在该重量比下，四种组分功能互补效果最好。所述的光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌具有不同的净化机制和净化效果，复合使用时不同微生物之间具有一定的协同代谢作用，可能存在共代谢机制，在水体环
境中能形成了新的微生态关系和微生态系统，从而可加快生物降解过程，相比单一菌株具有更好的效果。所述的光合细菌可以为红假单胞菌(Rhodopseudomonas sp.),优选为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),更优选为沼泽红假单胞菌ACCC 00309。沼泽红假单胞菌ACCC 00309购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)，菌株保藏编号为00309。该菌株的生理生化特性为单个细胞呈卵形，0. 6-0. 8X1. 2-1.8 iim;光能异养菌，pH生长范围为5. 5-8.0，最适生长温度范围34°C ;可利用的底物乙醇、脂肪酸、苯甲酸盐、环己烷羧酸、甲酸盐。所述的反硝化细菌可以为假单胞菌(Pseudomonas sp.)，优选为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),更优选为恶臭假单胞菌ACCC 01017。恶臭假单胞菌ACCC 01017购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)，菌株编号为01017。该菌株的生理生化特性为菌落混浊半透明，圆形凸起，表面光滑湿润，边缘整齐；菌体杆状0. 8X1. 0-2. Oy m，有荚膜，二联排列较多；具有反硝化能力。所述的硝化细菌可以为弧菌(Vibrio sp.)，优选为费舍尔弧菌(Vibriof ischeri)，更优选为费舍尔弧菌CICC 10483。费舍尔弧菌CICC 10483购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，菌株保藏编号为10483。所述的聚磷菌可以为芽孢杆菌(Bacillus sp.)，优选为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)，更优选为枯草芽孢杆菌CICC 20682。枯草芽孢杆菌CICC 20682购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)，菌株保藏编号为20682。该菌株的生理生化特性为G+，菌落呈圆形，表面不光滑，起皱，内生孢子，鞭毛侧生，好氧，运动，接触酶、氧化酶阳性；利用葡萄糖、木糖、甘露醇产酸，还原石蕊牛奶；利用果胶、柠檬酸盐，不利用丙酸盐，水解淀粉，明胶液化。以上四种优选菌株属于不同的功能菌，具有各自的功能，复合使用更适合水体环境，协同净化效果更好，能高效降解水体中的氮、磷及其他有机物。根据水产养殖废水处理系统的监测数据，温度、pH的变动范围分别为15. (TC -35. 0°C,7. 2-8. 5，这四种降解菌的最佳生长条件在此变动范围之内，较其它菌种更易适应该废水处理环境；同时在作用过程中，其所引起的pH变化幅度较小，有利于维持水环境的生态平衡；且试验结果显示，这四种菌对水环境中的养殖生物是安全的，不会对水产动物的生存和活动造成影响。本发明还提供了一种水产养殖纳米生物水体修复剂的制备方法，包括(I)将天然电气石矿物破碎至150-20000目，得到纳米电气石；(2)采用均匀沉淀法，以硫酸氧钛为原料、尿素为沉淀剂进行反应，再经干燥、煅烧处理，得到平均粒径为30-80nm的纳米二氧化钛；(3)将天然沸石破碎、磨细至80-2000目，筛分后进行改性处理，得到改性沸石；(4)将蒙脱石粉碎至80-100目；(5)将纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和粉碎后的蒙脱石混匀，洗净，烘干，得到载体； (6)将光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌分别配制成菌悬液，混合均匀，得到复合菌液；(7)将步骤(6)制得的复合菌液与步骤(5)制得的载体混合，再加入聚乙烯醇，振摇，过滤，干燥，制得水产养殖纳米生物水体修复剂。步骤⑴中，所述的天然电气石可以为镁电气石、铁电气石、锂电气石、锰电气石和钙镁电气石中的至少一种。所述的纳米电气石的制备方法可以采用常规方法；所用加工设备可以采用通用设备。步骤(2)中，沉淀法一般包括均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中，均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化发展前景的一种制备方法。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀地释放出来。该方法中，加入溶液的沉淀剂不立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可以避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子。所述的纳米二氧化钛的制备可以采用如下方法以硫酸氧钛为原料、尿素为沉淀剂，按TiOSO4 CO(NH2)2 = I 2的摩尔浓度比将TiOSO4溶液和尿素加入至反应器，控制反应物浓度为[TiO22+] I. 8mol/L,使反应器内溶液充分混合均匀，120°C进行加压反应2h ；反应结束、冷却后，过滤沉淀至检测不出Fe27Fe37S042-时洗涤结束；将沉淀物放入真空干燥箱中干燥，控制温度50-70°C，真空度96kPa，将干燥后的沉淀物放入电阻炉中煅烧得到平均粒径为30-80nm的纳米二氧化钛；密封保存备用。步骤(3)中，天然沸石的改性可以采用焙烧改性，或者也可以利用酸溶液、有机改性剂和无机盐溶液中的一种进行改性。采用焙烧改性(高温焙烧改性)时，高温焙烧的目的是清除沸石空穴和孔道中的有机物。高温焙烧可以采用如下方法称取一定量的80-2000目天然沸石放入烘箱中，在温度为250-800°C进行煅烧，2-5h后取出放入干燥器中冷却至室温，密封保存备用。采用酸溶液改性(酸改性)时，是用无机酸或有机酸处理沸石，使其骨架脱铝。沸石经酸改性后，可部分脱除沸石骨架铝以及去除孔道中的堆积物，增大沸石硅铝比及比表面积，大幅度提闻其疏水性和吸附性能。酸改性可以采用如下方法在常温下配制浓度为l-20mol/L的酸溶液，按液固比为3 1-15 I的比例称取一定质量的80-2000目沸石，使其浸泡在配制好的酸溶液中，匀速搅拌l_15h，静置5-15h后，过滤，洗涤，干燥，放置在干燥器中备用，其中，酸可采用盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸或乙二胺四乙酸。采用有机改性剂改性(有机改性)时,有机改性沸石在保持原有去除金属离子、铵离子能力的同时，还可有效地去除水中的铬酸根、硫酸根、硒酸根、铝酸根阴离子，并大大提闻了其去除有机物的能力。有机改性可以采用如下方法在常温下配制浓度为1-lOmol/L的有机改性溶液，按液固比为3 1-15 I的比例称取一定质量的80-2000目沸石置于有机改性剂溶液中。在室温下搅拌0. 5-5h，离心并用蒸馏水洗涤3次，于70-150°C下烘干备用，其中，有机改性
剂可采用季铵盐，如十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基胺、三甲基十八烷基氯化铵、二甲基双十八烷基氯化铵、二甲基十八烷基苄基氯化铵、双十八烷基甲基苄基氯化铵或N-十八烷基对苯~■甲基酸纳。采用无机盐溶液改性(无机盐改性)时，无机盐处理是基于沸石的离子交换性能。氯化钠、氯化钾可用于处理沸石，使其中的Na+、K+等置换沸石中的Ca2+等二价离子，使沸石的孔径增大。无机盐改性可以采用如下方法在常温下配制浓度为l-20mol/L无机盐溶液，按液固比为3 1-15 I的比例称取一定质量的80-2000目沸石，使其浸泡在配制好的无机盐溶液中，以转速25-300r/min于20_50°C下振荡5_50h，倒出上清液，用去离子水洗涤1_5次，最后将沸石在70-150°C下干燥l_5h制得改性沸石，置于干燥箱中备用，其中，无机盐可采用氯化钠或氯化钾。步骤(4)中，所述的蒙脱石采用天然蒙脱石。步骤(5)中，各原料用量占所有原料总量的重量百分比为纳米电气石10-70%,纳米二氧化钛10-70%，改性沸石10-70%，蒙脱石10-50% ;优选为纳米电气石30-60%，纳米二氧化钛20-30%，改性沸石10-20%，蒙脱石10-20%。采用该配比可以制得综合净化功能较好的载体。步骤(6)中，所述的光合细菌优选为沼泽红假单胞菌ACCC 00309，反硝化细菌优选为恶臭假单胞菌ACCC 01017，硝化细菌优选为费舍尔弧菌CICC 10483，聚磷菌优选为枯草芽孢杆菌CICC 20682。光合细菌菌悬液、反硝化细菌菌悬液、硝化细菌菌悬液和聚磷菌菌悬液的体积比优选为I :1:1:1-2:1:1: 2，更优选为3 : 2 : 2 : 3。不同菌的繁殖能力不同，采用该比例能获得协同效果较好的复合菌液。光合细菌菌悬液、反硝化细菌菌悬液、硝化细菌菌悬液或聚磷菌菌悬液的活菌浓度优选为 107-108cfu/mL。步骤(7)中，所述的复合菌液与载体的重量比优选为3 1-5 I;更优选为4 I。复合菌液过多，微生物不能全部附着于载体上，会造成浪费；复合菌液过少，微生物浓度不够，不能有效降解水体中的有机物。该比例条件下，两者的附着效果以及对水体的修复效果最好。、
所述的水产养殖纳米生物水体修复剂可以通过如下方法制备按载体与复合菌液重量比I : 5-1 3将载体加入复合菌液中，并加入聚乙烯醇，在室温下170r/min振摇2h，过滤，干燥得纳米生物水体修复剂(Biolite)。可以配成粉状，也可在成型剂的作用下制备成球状或条状，其方法是众所周知的，所用成型设备可以采用通用设备。本发明中，固定化载体与复合功能菌生长之间具有协同调节作用，具体为固定化载体一方面通过自发改善系统的PH值为复合菌提供一个宽泛的生活范围，在满足复合菌自身生存需要的同时，还为其充分发挥生物学功能创造了良好的环境条件；另一方面，固定化载体通过改变水分子团簇结构，不仅可使复合菌获得更多生存生长所需的自由离子，同时改变后的小分子团簇的水可进入细胞内，促进细胞的新城代谢，增强细胞活力，最终达到改善生物体机能的目的。固定化载体是由四种矿物材料组成的，是良好的水质净化和环境修复材料，而复合菌弥补了矿物材料对一些复杂有机物降解效率低的缺陷，二者组合后，不仅能高效去除氮、磷、有机物及重金属离子等有害物质，还能提高水体溶氧，显著改善水体环境。本发明方法以纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和蒙脱石为载体，以复合功能 菌为活性生物体，通过固定化技术制备获得了可用于水产养殖水体调控的富含功能菌的纳米生物水体修复剂。采用本发明方法，具有如下有益效果(I)结合微生物制剂治理养殖污水与修复水体环境的技术原理，充分利用天然矿物材料的吸附特性与微生物的降解特性，制备出的水产养殖纳米生物水体修复剂具有普通降解方法难以达到的修复效果。(2)纳米生物水体修复剂中的微生物在高效分解氨氮、硫化氢等有害物质的同时，还能提高水体溶氧；微生物自身的繁殖还能为水产动物提供优质饵料。(3)本产品操作简便，且不会对水体造成二次污染，处理后的水体适合重复再利用，能促进微生态平衡。
具体实施例方式结合以下实例做进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。实施例1-2中，所用的红假单胞菌SP101、假单胞菌SF79、弧菌SX163和芽孢杆菌DL41，是从养殖系统废水或污水处理厂底泥中分离、筛选出来，并经驯化后得到的。细菌鉴定对四株菌株进行固体培养基划线分离纯化，采用特异性的培养基鉴定以及利用菌落形态特征、显微镜检查细菌形态、革兰氏染色和生理生化测定等手段将纯化菌株初步鉴定到属。依据《一般细菌常用鉴定方法》和《伯杰细菌鉴定手册》，从分离纯化的菌落形态、镜检以及生理生化特征发现，获得的红假单胞菌SPlOl为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),为红假单胞菌属(Rhodopseudomonas sp.);假单胞菌SF79为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),为假单胞菌属(Pseudomonas sp.);弧菌SX163为费舍尔弧菌(Vibrio fischeri)，为弧菌属(Vibrio sp.);芽孢杆菌DL41为枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis),为芽抱杆菌属(Bacillus sp.)。通过对菌株的生长速度、分解饵料、产气程度以及CODcr的去除率等指标鉴定，得知，红假单胞菌SPlOl为光合细菌，假单胞菌SF79为反硝化细菌，弧菌SX163为硝化细菌，芽孢杆菌DL41为聚磷菌。菌株培养基的配方为葡萄糖IOg ;可溶性淀粉5g ；KH2P04lg ；MgS04 7H20 0. 5g ；KNO3Ig ；FeS04 7H20 0. Olg ；CaCl20. Olg ;蒸馏水 1L。实施例3中，所用的沼泽红假单胞菌ACCC 00309和恶臭假单胞菌ACCC 01017购自中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC);费舍尔弧菌CICC 10483和枯草芽孢杆菌CICC 20682购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)。实施例I水产养殖纳米生物水体修复剂的制备(I)纳米电气石的制备将天然镁电气石矿物倒入颚式破碎机中破碎后，制备成粒径为20000目的电气石微粒，所用加工设备为通用设备。 (2)纳米二氧化钛的制备以硫酸氧钛为原料，尿素为沉淀剂，加入至反应器中，120°C加压反应2h。将沉淀放入真空干燥箱中干燥，控制温度50-70°C，真空度96kPa，将干燥后的沉淀物放入电阻炉中煅烧得到平均粒径为30nm的纳米二氧化钛，备用。(3)沸石改性将天然沸石块倒入颚式破碎机中破碎，然后用圆盘磨进一步磨细，用振动筛筛分，得到不同粒度的沸石，最后过80目筛备用。称取一定量过80目筛的沸石放入烘箱中，在温度为250°C进行煅烧，5h后取出放入干燥器中冷却至室温，密封保存备用。(4)蒙脱石粉碎将天然蒙脱石研磨、粉碎，过100目筛备用。(5)载体的制备将方法步骤(I)、(2)、(3)和(4)制备得到的纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和粉碎后的蒙脱石按40 30 20 10的重量比均匀混合，作为载体，洗净后，放入干燥箱内110°C烘干6h备用。(6)复合菌液的制备将红假单胞菌SP101、假单胞菌SF79、弧菌SX163和芽孢杆菌DL41分别接种于培养基斜面上进行活化，28 °C培养24h后，用无菌海水洗下斜面上的菌苔，制成浓度为IXlO8CfuAiL的菌悬液；将菌悬液按照3 2 2 3的比例混合均匀，制得复合菌液。(7)水产养殖纳米生物水体修复剂的制备将步骤(5)中制备的载体按重量比I : 4加入到步骤(6)制备的复合菌液中，并加入聚乙烯醇,在室温下170r/min振摇2h,过滤,干燥得纳米生物水体修复剂(Biolite)。实施例2水产养殖纳米生物水体修复剂的制备(I)纳米电气石的制备将天然镁电气石矿物倒入颚式破碎机中破碎后，制备成粒径为14000目的电气石微粒，所用加工设备为通用设备。(2)纳米二氧化钛的制备以硫酸氧钛为原料,尿素为沉淀剂,加入至反应器中，120°C加压反应2h。将沉淀放入真空干燥箱中干燥，控制温度50-70°C，真空度96kPa，将干燥后的沉淀物放入电阻炉中煅烧得到平均粒径为80nm的纳米二氧化钛，备用。(3)沸石改性将天然沸石块倒入颚式破碎机中破碎，然后用圆盘磨进一步磨细，用振动筛筛分，得到不同粒度的沸石，最后过2000目筛备用。称取一定量过2000目筛的沸石放入烘箱中，在温度为800°C进行煅烧，2h后取出放入干燥器中冷却至室温，密封保存备用。(4)蒙脱石粉碎将天然蒙脱石研磨、粉碎，过100目筛备用。(5)载体的制备将方法步骤⑴、⑵、(3)和⑷制备得到的纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和粉碎后的蒙脱石按50 20 10 20的重量比均匀混合，作为载体，洗净后，放入干燥 箱内110°C烘干6h备用。(6)复合菌液的制备将红假单胞菌SP101、假单胞菌SF79、弧菌SX163和芽孢杆菌DL41分别接种于培养基斜面上进行活化，28 °C培养24h后，用无菌海水洗下斜面上的菌苔，制成浓度为IXlO7CfuAiL的菌悬液；将菌悬液按照3 2 2 3的比例混合均匀，制得复合菌液。(7)水产养殖纳米生物水体修复剂的制备将步骤(5)中制备的载体按重量比I : 4加入到步骤(6)制备的复合菌液中，并加入聚乙烯醇,在室温下170r/min振摇2h,过滤,干燥得纳米生物水体修复剂(Biolite)。实施例3水产养殖纳米生物水体修复剂的制备(I)纳米电气石的制备将天然镁电气石矿物倒入颚式破碎机中破碎后，制备成粒径为14000目的电气石微粒，所用加工设备为通用设备。(2)纳米二氧化钛的制备以硫酸氧钛为原料,尿素为沉淀剂,加入至反应器中，120°C加压反应2h。将沉淀放入真空干燥箱中干燥，控制温度50-70°C，真空度96kPa，将干燥后的沉淀物放入电阻炉中煅烧得到平均粒径为80nm的纳米二氧化钛，备用。(3)沸石改性将天然沸石块倒入颚式破碎机中破碎，然后用圆盘磨进一步磨细，用振动筛筛分，得到不同粒度的沸石，最后过1800目筛备用。在常温下配制浓度为20mol/L的盐酸溶液，按液固比为3 I的比例称取一定量的1800目筛的沸石使其浸泡在配置好的20mol/L的盐酸溶液中，匀速搅拌Ih，静置5h后，过滤，洗涤，干燥，放置在干燥器中备用。(4)蒙脱石粉碎将天然蒙脱石研磨、粉碎，过100目筛备用。(5)载体的制备将方法步骤(I)、(2)、(3)和(4)制备得到的纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和粉碎后的蒙脱石按60 20 10 10的重量比均匀混合，作为载体，洗净后，放入干燥箱内110°C烘干6h备用。(6)复合菌液的制备将沼泽红假单胞菌ACCC 00309，恶臭假单胞菌ACCC 01017，费舍尔弧菌CICC10483和枯草芽孢杆菌CICC 20682分别接种于培养基斜面上进行活化，28 V培养24h后，用无菌海水洗下斜面上的菌苔，制成浓度为IXlO8CfuAiL的菌悬液；将菌悬液按照3:2:2: 3的比例混合均匀，制得复合菌液。(7)水产养殖纳米生物水体修复剂的制备将步骤(5)中制备的载体按重量比I : 4加入到步骤(6)制备的复合菌液中，并加入聚乙烯醇,在室温下170r/min振摇2h,过滤,干燥得纳米生物水体修复剂(Biolite)。应用例将本实施例的水产养殖纳米生物水体修复剂按养殖水重量0. 05%。_5%。的比例直接均匀抛洒入养殖池中或先配制成溶液后再均匀泼洒入养殖池中，ld-30d —次。 应用例I将实施例I中制备的水产养殖纳米生物水体修复剂按养殖水重量0. 05%。的比例均匀抛洒入罗非鱼养殖池中，7天一次。试验温度控制在24-25°C，养殖密度约为20kg/m3，罗非鱼体质健康、体重相近约0. 5kg/条。处理效果见表I。表I罗非鱼养殖水处理效果
权利要求
1.一种水产养殖纳米生物水体修复剂，其特征在于，包括载体以及附着于载体上的复合菌； 其中，以重量百分比计，所述的载体包括纳米电气石10-70%，纳米二氧化钛10-70%,改性沸石10-70%,蒙脱石10-50% ； 所述的复合菌包括光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌。
2.根据权利要求I所述的水产养殖纳米生物水体修复剂，其特征在于以重量百分比计，所述的载体包括纳米电气石30-60 %，纳米二氧化钛20-30 %，改性沸石10-20 %，蒙脱石 10_20%。
3.根据权利要求I所述的水产养殖纳米生物水体修复剂，其特征在于所述的纳米电气石为150-20000目，纳米二氧化钛的平均粒径为30-80nm，改性沸石为80-2000目，蒙脱石为 80-100 目。
4.根据权利要求I所述的水产养殖纳米生物水体修复剂，其特征在于所述的光合细菌为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris) ACCC 00309,反硝化细菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)ACCC 01017,硝化细菌为费舍尔弧菌(Vibrio fischeri)CICC10483，聚磷菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)CICC 20682。
5.一种水产养殖纳米生物水体修复剂的制备方法，其特征在于，包括 (1)将天然电气石矿物破碎至150-20000目，得到纳米电气石； (2)采用均匀沉淀法，以硫酸氧钛为原料、尿素为沉淀剂进行反应，再经干燥、煅烧处理，得到平均粒径为30-80nm的纳米二氧化钛； (3)将天然沸石破碎、磨细至80-2000目，筛分后进行改性处理，得到改性沸石； (4)将蒙脱石粉碎至80-100目； (5)将纳米电气石、纳米二氧化钛、改性沸石和粉碎后的蒙脱石混匀，洗净，烘干，得到载体； (6)将光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌分别配制成菌悬液，混合均匀，得到复合菌液； (7)将步骤(6)制得的复合菌液与步骤(5)制得的载体混合，再加入聚乙烯醇，振摇，过滤，干燥，制得水产养殖纳米生物水体修复剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，天然沸石的改性采用焙烧改性，或者利用酸溶液、有机改性剂和无机盐溶液中的一种进行改性。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(5)中，各原料用量占所有原料总量的重量百分比为纳米电气石10-70%，纳米二氧化钛10-70%，改性沸石10-70%，蒙脱石 10-50%。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤￠)中，所述的光合细菌为沼泽红假单胞菌ACCC 00309，反硝化细菌为恶臭假单胞菌ACCC 01017，硝化细菌为费舍尔弧菌CICC 10483，聚磷菌为枯草芽孢杆菌CICC 20682。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(6)中，光合细菌菌悬液、反硝化细菌菌悬液、硝化细菌菌悬液和聚磷菌菌悬液的体积比为I : I : I : 1-2 : I : I : 2。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(7)中，所述的复合菌液与载体的重量比为3 1-5 I。
全文摘要
本发明公开了一种水产养殖纳米生物水体修复剂及其制备方法，该水产养殖纳米生物水体修复剂包括载体以及附着于载体上的复合菌；其中，以重量百分比计，所述的载体包括纳米电气石10-70％，纳米二氧化钛10-70％，改性沸石10-70％，蒙脱石10-50％；所述的复合菌包括光合细菌、反硝化细菌、硝化细菌和聚磷菌。本发明的水产养殖纳米生物水体修复剂经济环保、制备简便；天然矿物材料的吸附特性与微生物的降解特性协同，能高效吸附、降解水体中的有机物，对水质的修复效率较高；且微生物在高效分解氨氮、硫化氢等有害物质的同时，还能提高水体溶氧，其自身繁殖能为水产动物提供优质饵料，不会对水体造成二次污染。
文档编号C02F3/34GK102718327SQ20121023305
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者叶茂, 朱京妃, 朱静, 胡向东, 许美芳 申请人:浙江皇冠科技有限公司