一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法与流程

本发明涉及土壤处理的，具体涉及一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法。

背景技术：

1、随着工矿业的迅猛发展，土壤重金属污染日益严重，已成为一个全球性的环境问题。其中，铬及其化合物是冶金、电镀、制革和颜料等行业常用的基本原料，这些行业产生大量的含铬废水和废渣，由于处置不当从而导致土壤污染，而当这些土地随着城市化的发展改为居住或公共用地时，被严重污染的场地通常需要进行土壤修复。目前国内外主要采用物理、化学和生物修复方法，通过如下途径对重金属污染土壤进行修复，①稀释法，即降低土壤中重金属的浓度；②改变重金属形态，使其固定或钝化从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；③从土壤中去除重金属。由于单一修复技术受限大，通常修复效率偏低，而采用植物修复则耗时较长，因此，研究污染土壤联合修复技术，提升重金属污染土壤修复效果是趋势所在。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：针对上述的技术问题，本发明的目的是提供一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，通过采用双孔径结构玻态炭颗粒，玻态炭相较于普通炭颗粒，具有机械强度高、化学性能稳定好的突出特性，便于进行重复使用，双孔径结构的玻态炭颗粒上分布的孔的孔径为4±1nm和40±3nm，具有双孔径的结构可以大大降低传质阻力，且比表面积大、孔隙率高，当电动渗透后，铬离子在阴极处大量聚集，此种结构能够易于铬离子流通，增加对于铬离子的吸附。

2、技术方案：一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，以重量份计，步骤如下：

3、s1：制备双孔径结构玻态炭颗粒，所述双孔径结构为：玻态炭颗粒上分布的孔的孔径为4±1nm和40±3nm；

4、s2：制备od600＝0.8的威尼斯不动杆菌菌悬液；

5、s3：威尼斯不动杆菌固定化：取1份双孔径结构玻态炭颗粒，加入至100份lb培养基中，121℃下灭菌20min，冷却至常温，按照2％体积比加入威尼斯不动杆菌菌悬液，在30℃、160r/min下培育24h，经生理盐水冲洗2～3次，即得双孔径结构玻态炭颗粒-威尼斯不动杆菌固定化载体；

6、s4：土壤修复试验：设置阴极和阳极，阴极和阳极分别采用0.1m一水合柠檬酸+0.01m乙二胺四乙酸二钠电解液，静置平衡24h；在阴极处放置双孔径结构玻态炭颗粒-威尼斯不动杆菌固定化载体，设置分级电压梯度，0-1d：4.0v/cm；1-3d：2.5v/cm；3-4d：2v/cm；4-5d：1v/cm；s5：取样，进行铬离子去除效果测定。

7、进一步的，所述双孔径结构玻态炭颗粒的粒径为100-150μm。

8、进一步的，所述双孔径结构玻态炭颗粒的制备方法如下：

9、s11：将苯酚、质量分数为37-40％的甲醛溶液、纳米碳酸钙、聚乙二醇1500和氨水混合搅拌加热至反应温度80℃，反应15h后，加入六次甲基四胺，升温至95℃并且保持搅拌速率不变，4h后反应结束；

10、s12：水洗至上层滤液澄清后抽滤，烘箱80℃下干燥，得酚醛树脂颗粒；

11、s13：在酚醛树脂颗粒中加入六次甲基四胺，球磨固混1h，在200-250℃下固化；

12、s14：进行炭化，第一阶段：以3℃/min的升温速率升至300℃；第二阶段：以1℃/min的升温速率继续升温至800℃；第三阶段：以5℃/min的升温速率继续升温至1000℃，恒温30min；第四阶段：自然降温；整个炭化过程氮气的流量为100ml/min；

13、s15：在500-700℃下，用co2进行活化，获得具有孔径为4±1nm的玻态炭；

14、s16：用稀盐酸对具有孔径为4±1nm的玻态炭进行洗涤，即得双孔径结构玻态炭颗粒。

15、进一步的，所述s11中纳米碳酸钙的粒径为40±1nm。

16、进一步的，所述s11中苯酚、纳米碳酸钙、聚乙二醇1500、氨水、六次甲基四胺的质量比为：100:(1-3):2:2.5:8；苯酚与质量分数为37-40％的甲醛溶液中甲醛的物质的量比为1:1.3。

17、进一步的，所述s11中搅拌速度为300-350rpm。

18、进一步的，所述s13中酚醛树脂颗粒与六次甲基四胺的质量比为10:(0.5-2)。

19、进一步的，所述s4中0.1m一水合柠檬酸+0.01m乙二胺四乙酸二钠电解液需每24h更换一次。

20、有益效果：

21、1、本发明采用的玻态炭相较于普通炭颗粒，具有机械强度高、化学性能稳定好的突出特性，便于进行重复使用，但常规的玻态炭具有的是超微闭孔，活化也只能在表层形成多孔结构，无法达到整体活化，而采用本发明方法，则可以获得双孔径结构，玻态炭颗粒上分布的孔的孔径为4±1nm和40±3nm，具有双孔径的结构可以大大降低传质阻力，且比表面积大、孔隙率高，当电动渗透后，铬离子在阴极处大量聚集，此种结构能够易于铬离子流通，增加对于铬离子的吸附。

22、2、本发明中采用以玻态炭对威尼斯不动杆菌进行固定，便于重复利用，同时分散均匀，目前，威尼斯不动杆菌有被用于对柴油的降解，本发明创造性的将其应用于对铬离子的进一步的吸附，试验表明，效果很好，其作用机理还待进一步研究。

23、3、本发明采用电动渗透的方法，通过电场作用能够使铬离子向阴极附近迁移，本发明采用分级电压梯度处理方式，在处理初期，主要是用于铬离子的迁移，处理后期，主要用于铬离子的稳定，此方法不仅效果好，同时能够节约能源，适合大规模使用。

技术特征：

1.一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，以重量份计，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述双孔径结构玻态炭颗粒的粒径为100-150μm。

3.根据权利要求1所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述双孔径结构玻态炭颗粒的制备方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述s11中纳米碳酸钙的粒径为40±1nm。

5.根据权利要求3所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述s11中苯酚、纳米碳酸钙、聚乙二醇1500、氨水、六次甲基四胺的质量比为：100:(1-3):2:2.5:8；苯酚与质量分数为37-40％的甲醛溶液中甲醛的物质的量比为1:1.3。

6.根据权利要求3所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述s11中搅拌速度为300-350rpm。

7.根据权利要求3所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述s13中酚醛树脂颗粒与六次甲基四胺的质量比为10:(0.5-2)。

8.根据权利要求1所述的一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述s4中0.1m一水合柠檬酸+0.01m乙二胺四乙酸二钠电解液需每24h更换一次。

技术总结
本发明提供了一种固定化威尼斯不动杆菌联合电动渗透对铬污染土壤修复的方法。步骤如下：S1：制备双孔径结构玻态炭颗粒；S2：制备OD600＝0.8的威尼斯不动杆菌菌悬液；S3：威尼斯不动杆菌固定化；S4：土壤修复试验；S5：取样，进行铬离子去除效果测定。本发明通过采用双孔径结构玻态炭颗粒，玻态炭相较于普通炭颗粒，具有机械强度高、化学性能稳定好的突出特性，便于进行重复使用，双孔径结构的玻态炭颗粒上分布的孔的孔径为4±1nm和40±3nm，具有双孔径的结构可以大大降低传质阻力，且比表面积大、孔隙率高，当电动渗透后，铬离子在阴极处大量聚集，此种结构能够易于铬离子流通，增加对于铬离子的吸附。

技术研发人员：潘澄,张宗文,戴思远,高曦,盛月慧,张飞,曹林
受保护的技术使用者：苏州中晟环境修复有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15