一种用于吸附降解水体污染物的吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：（1）活化生物纤维素发酵生产用菌株，制备发酵生产用种子液；（2）按体积比8-12%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基中还接入有石油降解菌；（3）在25-35℃下静置发酵8-20天；（4）收集培养基表面产生的生物纤维素膜，碱洗，干燥至水含量低于50%。根据此方法制备得到的吸附剂，由生物纤维素的三维立体结构将石油降解菌固定其中，形成膜结构，可以直接铺设于水体表面，增加吸附剂与水体表面的接触面积；同时生物纤维素性质稳定，其中的石油降解菌可以缓慢高效释放，吸收降解水体中的石油污染，具有固定化、高效、长期有效等特点。
【专利说明】—种用于吸附降解水体污染物的吸附剂的制备方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及水体污染物降解方法，尤其是涉及一种用于吸附降解水体污染物的吸附剂的制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]近年来，随着世界各国对石油及其制品日渐增长的需求，在海上开采、装卸、运输以及利用石油过程中溢油事故时有发生，不但造成大量的原油流失，还对环境造成严重污染，日趋严重地威胁着水体及陆域的生态环境，对水体环境、自然资源和养殖资源等都有长期的危害，因此，水体溢油污染已经成为人们必须面对的重大环境问题。
[0004]目前处理水体溢油污染的方法主要有物理法、化学法和生物法。化学法在点源污染治理中是比较成熟的技术路线，已经得到广泛的推广与应用。但是在水体溢油污染治理中采用化学法，需要在水体中投加化学药剂，其中投加的化学药剂一方面可能产生二次污染，另一方面会对水体生态环境产生短期或长期的影响。生物修复技术具有高效、经济、安全、无二次污染等特点，已成为现场去除水体溢油污染的重要选择途径，特别是对机械装置无法清除的薄油层，同时又限制使用化学药剂时，运用生物修复可显出更大的优越性。物理吸附是一种处理效率高、成本低、无底泥污染、操作简单且不会对水体生态环境造成二次污染与破坏的方法，能较好的解决化学法所存在的问题。但是，生物修复技术的周期较长，同时受到是否存在高效石油烃降解菌的限制，物理吸附法面临吸附饱和后需要对吸附剂进行再处置的问题。
[0005]生物纤维素(Bio cellulose, BC)是指在不同条件下，由醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属iAgrobacterium)、根瘤菌属(Mdzobium)和八叠球菌属(ferciaa)等中的某种微生物合成的纤维素的统称。与天然纤维素相比，其具有高纯度、高结晶度、高聚合度、高持水性等优良性质。已广泛应用于各个领域。
【发明内容】
[0006]本发明所解决的技术问题是提供一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，根据此方法制备得到的吸附剂，由生物纤维素的三维立体结构将石油降解菌固定其中，形成膜结构，可以直接铺设于水体表面，增加吸附剂与水体表面的接触面积；同时生物纤维素性质稳定，其中的石油降解菌可以缓慢高效释放，吸收降解水体中的石油污染，具有固定化、高效、长期有效等特点。
[0007]本发明采用的技术方案是:
一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
(O活化生物纤维素发酵生产用菌株，制备发酵生产用种子液；
(2)按体积比8-12%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基中还接入有石油降解菌； (3)在25-35°C下静置发酵8-20天；
(4)收集培养基表面产生的生物纤维素膜，碱洗，干燥至水含量低于50%。
[0008]上述方法中，所述步骤(2)中的石油降解菌为细菌和真菌的混合菌，其中细菌包括假单胞菌、棒状杆菌、甲烷极毛芽孢杆菌、噬石油节杆菌和诺卡氏菌；真菌包括毛边滑锈伞(Hebelomam esophaeusm)、劣味乳? (Lactarius insulsns)、松塔牛月干菌(Strobilomycesfloccopus)、丝膜菌(Cortinarius russus)、刺孢小克银汉菌、黄孢原毛平革菌。所述细菌和真菌的接种量的比例为(1-8):(1-6)，接种后发酵培养基中的有效菌数为IO6-1Oki cfu/mL。所述细菌为非糖类发酵菌，主要是烃类发酵菌，其可以分解利用烃类如甲烷、乙烷、脂肪族烃、芳香族烃等，可以有效分解水体中的石油污染；而结合取自土壤中的植物根系真菌，可以有效提高对石油这种复合物的分解利用效果。本发明将这些菌类在发酵前期即添加入生物纤维素的发酵培养基中，由于其不利用糖类，不会对生物纤维素发酵用菌株的发酵作用产生影响。则其在生物纤维素的发酵生产过程中，被有效均匀地包裹固定在生物纤维素的三位立体网状结构中，不但起到了保护作用，还可以有效减少其直接释放于大面积水体后随水流随意漂浮无法固定有效起作用的缺陷。
[0009]上述方法中，所述步骤(I)中的生物纤维素发酵生产用菌株为木醋杆菌或木葡糖酸醋杆菌。
[0010]上述方法中，所述步骤(I)中种子液的制备方法为:将活化菌株接种至种子培养基中，25-350C、150-220rpm培养20_48h ;所述种子培养基中含有供菌株生长的足量的碳源和氮源。碳源优选为甘露醇、山梨醇和/或蔗糖。
[0011]上述方法中，所述发酵培养基的碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖和/或椰子水。
[0012]上述方法中，所述步骤(2)中发酵培养基中还优选添加有乳化剂，优选非离子型表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、或聚醚型非离子表面活性剂等。其作用是当将最后得到的生物纤维素膜使用于水体表面上时，生物纤维素膜会缓慢吸水膨胀，其中固定的乳化剂可以乳化水体中的石油，被生物纤维素膜吸收，从而被其中固定的石油降解菌所分解利用。
[0013]本发明的制备方法制备得到的吸附剂，具有干燥膜的性状，具有容易运输、储藏的特点；同时其还可以具有不同大小尺寸和厚度，可以按水体污染的程度来确定其尺寸大小和厚度。适当调整生物纤维素的发酵产膜的时间，获取不同尺寸大小和厚度的生物纤维素膜。其应用于水体溢油污染时，不会随洋流随意流动，有一定的固定作用，同时其浮在水体表面，可以实现与水体表面的石油污染形成最大面积的长时有效的接触。其中固定的石油降解菌可以有效分解利用水体中的石油，降低水体污染。使用后的生物纤维素膜还可以通过向水体中加入适量的纤维素酶的形式将其生物分解，不残留。本发明的制备方法制备得到的吸附剂具有固定化、高效、长期有效等特点。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】和对比实验来对本发明作进一步的说明，但是下文中的具体实施方法不应当被理解为对本发明的限制。本领域普通技术人员能够在本发明基础上显而易见地作出的各种改变和变化，应该均在本发明的范围之内。
[0015]实施例1: 一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)活化生物纤维素发酵生产用菌株木葡糖酸醋杆菌，制备发酵生产用种子液:种子液体培养基含甘露醇25g/l，酵母提取物5g/l，蛋白胨3g/l，每I升摇瓶中装500ml液体培养基，180转、30度下培养24h得种子液；
(2)按体积比10%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基含:醋酸:0.2%，蔗糖:10 %，其余为椰子水；再向发酵培养基中接入石油降解菌，为假单胞菌2、噬石油节杆菌2和黄孢原毛平革菌3的混合菌，接种后发酵培养基中的有效菌数为IO8 cfu/mL ；
(3)30°C, 250ml培养盘中静置培养14天；
(4)收集培养基表面形成的菌膜，在室温下用0.5N NaOH冲洗两次，再用去离子水漂洗至中性，再压缩干燥至含水量为30%或以下，形成本发明的吸附剂:含有石油降解菌的生物纤维素薄膜。
[0016]实施例2:
一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)活化生物纤维素发酵生产用菌株木葡糖酸醋杆菌，制备发酵生产用种子液:种子液体培养基含甘露醇25g/l，酵母提取物5g/l，蛋白胨3g/l，每I升摇瓶中装500ml液体培养基，180转、30度下培养24h得种子液；
(2)按体积比8%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基含醋酸:0.2%，葡萄糖:10 %，其余为椰子水；再向发酵培养基中接入石油降解菌，为棒状杆菌1、甲烷极毛芽孢杆菌3、毛边滑锈伞1、松塔牛肝菌1、丝膜菌I的混合菌，接种后发酵培养基中的有效菌数为106cfu/mL ;再向发酵培养基中加入0.01%的辛基酚聚氧乙烯醚；
(3)30°C, 250ml培养盘中静置培养14天；
(4)收集培养基表面形成的菌膜，在室温下用0.5N NaOH冲洗两次，再用去离子水漂洗至中性，再压缩干燥至含水量为50%或以下，形成本发明的吸附剂:含有石油降解菌的生物纤维素薄膜。
[0017]实施例3:
一种用于吸附降解海水污染物的吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)活化生物纤维素发酵生产用菌株木葡糖酸醋杆菌，制备发酵生产用种子液:种子液体培养基含甘露醇25g/l，酵母提取物5g/l，蛋白胨3g/l，每I升摇瓶中装500ml液体培养基，180转、30度下培养24h得种子液；
(2)按体积比12%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基含醋酸:0.2%，蔗糖:5 %、果糖:5 %，其余为椰子水；再向发酵培养基中接入石油降解菌，为假单胞菌1、棒状杆菌1、甲烷极毛芽孢杆菌1、噬石油节杆菌1、诺卡氏菌I和毛边滑锈伞1、劣味乳菇1、松塔牛肝菌1、丝膜菌1、刺孢小克银汉菌1、黄孢原毛平革菌I的混合菌，接种后发酵培养基中的有效菌数为101(lCfU/mL ;再向发酵培养基中加入0.01%的聚醚型非离子表面活性剂(聚丙二醇的环氧乙烷加成物)；
(3)30°C, 250ml培养盘中静置培养14天；
(4)收集培养基表面形成的菌膜，在室温下用0.5N NaOH冲洗两次，再用去离子水漂洗至中性，再压缩干燥至含水量为10%或以下，形成本发明的吸附剂:含有石油降解菌的生物纤维素薄膜。[0018]实验例:
在实验室条件下，首先制备模拟水体溢油污染的水体:取河水或海水，加入0.2% (v/v)的石油，再将实施例1-3所制备的生物纤维素薄膜直接铺设于水体表面，处理15-30天，之后检测水体中的石油物质残留。结果表明，石油物质降解率达到70%以上，水体中的某些重金属元素如Cr、Cu、Mn和Zn含量也降低了 68%、72%、56%和46%。说明本发明的吸附剂对水体溢油污染具有长时有效的作用。
[0019]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于吸附降解水体污染物的吸附剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)活化生物纤维素发酵生产用菌株，制备发酵生产用种子液； (2)按体积比8-12%的接种量将种子液加入发酵培养基中，所述发酵培养基中还接入有石油降解菌； (3)在25-35°C下静置发酵8-20天； (4)收集培养基表面产生的生物纤维素膜，碱洗，干燥至水含量低于50%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中的石油降解菌为细菌和真菌的混合菌，其中细菌包括假单胞菌、棒状杆菌、甲烷极毛芽孢杆菌、噬石油节杆菌和诺卡氏菌；真菌包括毛边滑锈伞、劣味乳菇、松塔牛肝菌、丝膜菌、刺孢小克银汉菌、黄孢原毛平革菌。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:其中所述细菌和真菌的接种量的比例为(1-8):(1-6)，接种后发酵培养基中的有效菌数为IO6-1Oki cfu/mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中的生物纤维素发酵生产用菌株为木醋杆菌或木葡糖酸醋杆菌。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中种子液的制备方法为:将活化菌株接种至种子培养基中，25-35°C、150-220rpm培养20-48h ;所述种子培养基中含有供菌株生长的足量的碳源和氮源。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述碳源为甘露醇、山梨醇和/或蔗糖。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述发酵培养基的碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖和/或椰子水。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中发酵培养基中还添加有乳化剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、或聚醚型非离子表面活性剂。
10.权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的吸附剂。
【文档编号】C02F1/28GK103706336SQ201310693877
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】钟春燕, 钟宇光 申请人:海南椰国热带水果食品加工有限公司