一种用于降解氰化物的生物降解剂、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及氰化物处理领域，特别涉及一种用于降解氰化物的生物降解剂、其制备方法及应用。
【背景技术】
[0002]氰化物，例如氰化钾或氰化钠以其卓越的络合性能，在冶金、电镀、制造、焦化领域被广泛应用，同时越来越多氰化物进入土壤并在土壤中累积。由于氰化物与铁结合能力太强，可破坏生物体内酶体系中的含铁分子(如P450等)，从而对包括人类在内的各种生物有极大毒性。所以土壤氰化物污染目前受到越来越多的关注。氰化物在土壤中有两种存在方式:一种以稳定的络合态存在，其毒性较低，风险较小；另一种以不稳定络合态或游离态存在，称为易释放态氰化物，容易进入生物体内并造成生物体损伤，风险较大。所以在氰化物污染土壤修复过程中，应优先关注易释放态氰化物的控制与去除。
[0003]目前，对于氰化物污染土壤修复主要是化学修复，即向氰化物污染土壤中加入大量氧化剂，将土壤中的易释放态氰化物氧化成无害的氮化物。但是氧化剂会造成土壤结构的严重改变，甚至破坏土壤结构和生物群落。
【发明内容】
[0004]本发明实施例公开了一种用于降解氰化物的生物降解剂、其制备方法及应用，用于解决采用化学方式修复氰化物污染土壤所存在的破坏土壤结构和生物群落的问题。技术方案如下:
[0005]—种用于降解氰化物的生物降解剂的制备方法，包括以下步骤:
[0006]将废弃生物质置于活化剂中浸泡12-18h后，在惰性气体的保护下煅烧3_5h，得到载体前体；将得到的载体前体冷却后先用洗涤剂洗涤，后用去离子水清洗，经烘干，粉碎后，进行灭菌处理，得到活化载体；其中，煅烧温度为350-450°C ;所述活化剂为体积浓度为5% -15%的硝酸盐和/或磷酸盐水溶液；所述洗涤剂为体积浓度为3% -30%的硝酸盐和/或磷酸盐水溶液；
[0007]将微生物菌种接种于液体培养基中，加入氰化物使该培养基中的CN浓度达到l-2mg/L，恒温培养至微生物菌种长出菌丝，之后每隔2-3天向接种了微生物菌种的液体培养基中加入相同的液体培养基，并添加氰化物以将CN的浓度提高l_2mg/L，其中所述相同的液体培养基的量为初始的液体培养基体积的5%?40% ;当培养基中的CN浓度达到10-15mg/L后，继续培养3-5天，分离，收集培养好的微生物菌种，并将所收集的微生物菌种分散到新的液体培养基中，得到活性氰化物降解菌液；所述微生物菌种包含假单胞菌和/或青霉菌；
[0008]将活化载体浸泡于所述活性氰化物降解菌液中，置于摇床中培养30-40h ;过滤，用浓度为0.05-0.lmol/L、pH值为7-8的磷酸缓冲液洗涤过滤所得固体，得到生物降解剂。
[0009]其中，所述废弃生物质包括:玉米芯、花生壳、蔗渣、椰糠中的至少一种。
[0010]其中，所述活化剂中的硝酸盐和/或磷酸盐包括:硝酸铁、磷酸铁、硝酸镁及硝酸钙中的至少一种。
[0011]其中，所述洗涤剂中的硝酸盐和/或磷酸盐包括:硝酸铵、磷酸铵、硝酸钠、磷酸钠中的至少一种。
[0012]其中，所述微生物菌种为B1system公司的菌群B350。
[0013]其中，所述液体培养基配方为=KH2PO40.5-1.0g/L，K2HPO40.5-1.0g/L，MgSO4.7H20 0.1-0.2g/L，CaCl20.1-0.2g/L，NaCl 0.1-0.2g/L，MnSO4.H2O 0.01-0.05g/L，FeCl20.01-0.02g/L，NH4Cl 1.0-1.5g/L。
[0014]其中，在粉碎之后，灭菌处理之前还包括过筛操作。
[0015]其中，所述氰化物包括:氰化钾和/或氰化钠。
[0016]其中，所述的生物降解剂的应用方法，包括步骤:将生物降解剂加入到含有易释放态氰化物的氰化物污染土壤中，加水至土壤田间持水量，翻土使生物降解剂分布均匀，保持12-20 天。
[0017]本发明实施例公开的用于降解氰化物的生物降解剂疏松多孔，对氰化物的吸附能力强，可有效降低土壤中易释放态氰化物浓度并将氰化物富集到降解剂表面。同时，降解剂表面固定的活性氰降解微生物可以氰化物为碳源，通过生化过程降解所吸附的氰化物。
[0018]本发明实施例提供的利用生物降解剂降解氰化物的方法不使用任何酸碱剂及氧化剂，采用生物降解方式，不会对土壤结构和生物群落造成破坏。
【具体实施方式】
[0019]采用本发明的技术方案制备生物降解剂，第一方面要制备活化载体:
[0020]将废弃生物质置于活化剂中浸泡12-18h后，在惰性气体的保护下煅烧3_5h，得到载体前体；将得到的载体前体冷却后先用洗涤剂洗涤，后用去离子水清洗，经烘干，粉碎后，进行灭菌处理，得到活化载体。
[0021]其中，所说的述语“废弃生物质”可以理解为农作物废弃物、木材废弃物等，例如可以是玉米芯、花生壳、蔗渣、椰糠中的一种或多种。对废弃生物质进行活化剂浸泡处理后，可以使所得的活化载体产生多孔结构，提高活化载体的吸附能力，更利于吸附能够降解活性氰化物的菌种并将其固定在生物降解剂表面。所说的活化剂可以为硝酸盐和/或磷酸盐水溶液，其中硝酸盐和/或磷酸盐可以包括:硝酸铁、磷酸铁、硝酸镁及硝酸钙中的至少一种。优选体积浓度为5% -15%的硝酸盐和/或磷酸盐水溶液，更优选体积浓度为8% -12%,处理效果更好。废弃生物质与活化剂的比例可以由技术人员根据实际情况进行确定，在此不进行限定，废弃生物质质量与活化剂体积的比例可以为每100克的废弃生物质浸泡于80-150ml的活化剂中。
[0022]经过活化剂浸泡处理后的废弃生物质需要在惰性气体的保护下煅烧3_5h，煅烧温度可以为350-450°C。煅烧时所需的煅烧设备，可以采用本领域常用的煅烧设备，只要在惰性气体保护状态下能够达到要求的煅烧温度即可，本发明在此不进行限定，例如可以是管式炉等。另外，所说的惰性气体可以为本领域常用的氮气、氩气等。
[0023]煅烧完成后得到载体前体，先进行冷却处理，一般冷却至室温即可，然后再将载体前体进行洗涤；所说的洗涤包括先用洗涤剂洗涤，再用去离子水洗涤，这样可以有效去除载体中杂质，更利于后续制备过程的进行，洗涤的次数可以由技术人员根据实际情况进行确定，一般地，可以用洗涤剂洗涤2-4次，再用去离子水洗涤3-5次。所说的洗涤剂可以理解为体积浓度为3% -30%的硝酸盐和/或磷酸盐水溶液作为洗涤剂，其洗涤效果更好。在用洗涤剂洗涤的过程中，可以先用体积浓度为15% -30%的洗涤剂洗涤1-2次，再用体积浓度为3%-10%的洗涤剂洗涤1-2次，这样可以降低洗涤剂的残留，达到提高载体品质的作用。
[0024]洗涤后的载体前体经烘干，粉碎后，灭菌处理，得到活化载体。其中烘干温度可以为105-110°C。粉碎后可以先过筛，以保证粒径的一致性，筛子的目数可以由技术人员确定，例如可以选择120目。最后要进行灭菌处理，具体可以为:用臭氧灭菌lOmin。需要说明的是，烘干、粉碎、过筛、臭氧灭菌均为本领域常用的操作方法，本发明在此不做具体限定。
[0025]采用本发明的技术方案制备生物降解剂，第二方面要进行菌种的培养、驯化:
[0026]将微生物菌种接种于液体培养基中，加入氰化物使该培养基中的CN浓度达到l-2mg/L，恒温培养至微生物菌种长出菌丝，之后每隔2-3天向接种了微生物菌种的液体培养基中加入相同的液体培养基，并加入氰化物以将CN的浓度提高l_2mg/L，当培养基中的CN浓度达到10-15mg/L后，继续培养3_5天，分离，收集培养好的微生物菌种，并将所收集的微生物菌种分散到新的液体培养基中，得到活性氰化物降解菌液。
[0027]在本发明中，所选择的用于培养、驯化的微生物菌种可以包含假单胞菌和/或青霉菌，具体的，微生物菌种可以选择B1system公司的菌群B350，其微生物含量为30-50亿个/g。
[0028]在培养、驯化微生物菌种时所用的培养基可以为液体培养基，由水和加放其中的营养盐组成，液体培养基配方可以为=KH2PO40.5-1.0g/L, K2HPO40.5-1.0g/L,MgSO4.7H20 0.1-0.2g/L，CaCl20.1-0.2g/L，NaCl 0.1-0.2g/L，MnSO4.H2O 0.01-0.05g/L，FeCl20.01-0.02g/L,NH4Cl 1.0-1.5g/L。在培养过程中，最开始接种所用到的培养基及后面每隔2-3天所添加的培养基以及最后的用于分散所收集的微生物菌种的培养基，采用相同的配方即可，这样更方便操作，当然，技术人员也可以根据实际情况采用不同的配方，这都是可以