[发明专利]一种改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污染底泥的异位修复方法。

背景技术

河流底泥是河流生态系统的重要组成部分，作为污染物的载体，是氮、磷、重金属污染物的主要蓄积库。随着工业化进程加速，工业废水中氮、磷、重金属含量加大，给当地河流及底泥带来严重的污染。异位修复被认为是一种针对性强、修复效率高、人工成本低的方法，逐渐被环境修复研究所应用。异位修复能够根据不同流域设计特异性的修复方法，且修复周期可控。聚丙烯腈基碳纤维材料含碳量在90％以上，具有优异的吸附性，比表面大，吸附脱附速度快，效率高，应用广泛，经化学方法改性后，表面含氧官能团增多，表面能增加，生物亲和性提高，与水的润湿性得到改善，亲水性大大提高，采用生物挂膜后的碳纤维材料能够具有更深层次的生物降解功能，对于降解重金属污染起到重要的作用。

现阶段采用改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥还没有报道，实验证明该方法能够有效修复底泥污染物，对河流底泥污染异位修复起到重要的意义。

发明内容

本发明是要解决目前污染底泥异位修复方法效果较差的问题，提供一种改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法。

本发明改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法，按以下步骤进行：

一、将污染底泥中污染物释放到水体中：

将污染底泥与水体按照3:17的体积比混合放置于封闭的反应器中，体系温度为室温，调节pH至6.5～7.0，用搅拌器以300r/min扰动上覆水体，连续扰动反应3h，获得高浊度上覆水体，向高浊度上覆水体中添加絮凝剂以分离沉淀和水体，获得含有高浓度污染物的水体；

二、将耐镉细菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30℃，180rpm恒温条件下振荡培养24h，获得耐镉细菌挂膜菌液；

三、改性挂膜碳纤维固定床的制作：

将碳纤维材料放置于封闭容器内，在80℃下添加KClO₄溶液，并用超声波处理，再用蒸馏水冲洗后烘干，获得改性碳纤维材料；

将改性碳纤维材料放置于密闭容器中，接种步骤二获得的耐镉细菌挂膜菌液，按照每平方厘米添加5mL菌液的比例添加，在30～35℃、100rpm密闭条件下水浴恒温振荡进行挂膜，36～48h后得到改性挂膜碳纤维材料；

将改性挂膜碳纤维材用尼龙线捆绑于不锈钢固定框架中，获得改性挂膜碳纤维固定床；

四、将步骤三得到的改性挂膜碳纤维固定床连接至电动搅拌器后，放置于步骤一含有高浓度污染物的水体中，以150r/min对水体中污染物进行持续修复。

本发明的优点是：

1、本发明采用异位底泥疏浚法将底泥污染物释放到上覆水体中，突破现有污染物无法从底泥中释放出的技术瓶颈，修复底泥污染物效率高。

2、本发明采用化学法改性碳纤维材料，以提高碳纤维材料吸附氨氮、总磷的能力，水体中氨氮去除率可达90.24％，总磷去除率可达93.46％。

3、本发明采用筛选的特异细菌对改性碳纤维材料进行生物挂膜，生物挂膜碳纤维提高了对重金属降解的能力，其中镉离子去除率可达70.21％。

4、本发明方法简单易行，周期短，可实现环境工程化修复应用。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式改性挂膜碳纤维材料异位修复污染底泥的方法，按以下步骤进行：

一、将污染底泥中污染物释放到水体中：

将污染底泥与水体按照3:17的体积比混合放置于封闭的反应器中，体系温度为室温，调节pH至6.5～7.0，用搅拌器以300r/min扰动上覆水体，连续扰动反应3h，获得高浊度上覆水体，向高浊度上覆水体中添加絮凝剂以分离沉淀和水体，获得含有高浓度污染物的水体；

二、将耐镉细菌接种于牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在30℃，180rpm恒温条件下振荡培养24h，获得耐镉细菌挂膜菌液；

三、改性挂膜碳纤维固定床的制作：

将碳纤维材料放置于封闭容器内，在80℃下添加KClO₄溶液，并用超声波处理，再用蒸馏水冲洗后烘干，获得改性碳纤维材料；

将改性碳纤维材料放置于密闭容器中，接种步骤二获得的耐镉细菌挂膜菌液，按照每平方厘米添加5mL菌液的比例添加，在30～35℃、100rpm密闭条件下水浴恒温振荡进行挂膜，36～48h后得到改性挂膜碳纤维材料；