[发明专利]一种具有吸附-降解功能的固定化阿特拉津降解菌剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体涉及一种阿特拉津降解菌剂的制备方法。

背景技术

目前，生物法被认为是其最有前景的污染修复技术。而生物修复环境中污染物的主要途径有两条：生物吸附和生物降解。微生物修复是研究最早、最深入、也是应用最广泛的一种生物修复技术。但是传统菌剂的修复效果受到环境条件的不利影响较大，固定化微生物技术应运而生。固定化微生物技术利用载体材料提供的有利微环境作为缓冲体系有效地屏蔽土著微生物的竞争作用，缓解了不利土壤条件对目标微生物的侵害作用。固定化微生物技术克服了单一菌剂微生物的数量少、活性低、稳定性差以及耐环境冲击能力低的缺点。此外，优良的固定化材料还可以起到疏松剂的作用，加快氧气的输送，因而加速有机污染物的矿化作用。

作为三氮苯类农药中的一种，阿特拉津(分子式：C₈H₁₄ClN₅)已被世界多个国家划入内分泌干扰物的名单中。目前，用于固定化阿特拉津降解菌的载体材料主要有海藻酸钠、聚乙烯醇、粘土矿物、竹炭、木炭、壳聚糖等等；固定化方法主要有包埋法、吸附挂膜法、吸附包埋法、胶囊法等等。其中无机载体(如粘土矿物)表面官能团较少，与微生物的亲和力有限；天然高分子凝胶载体(如海藻酸钠)强度较低，在厌氧条件下容易被微生物降解；有机高分子凝胶载体(如聚乙烯醇)的传质性较低，容易导致微生物失活。而且以上载体材料的吸附能力较弱，因此这些材料制备的小球只能降解局部的污染物，这极大地限制了它们的应用效果。

生物质碳材料具有很强的吸附作用，且能够增强环境中微生物的活性，促进污染物的降解，有望实现吸附-降解一体化的修复效果。目前将生物碳材料与降解菌联用达到吸附-降解阿特拉津效果的固定化微生物技术尚鲜有报道。

发明内容

本发明目的是为了解决现有固定化技术在应用中存在易被分解、吸附性能低、降解效率低的问题，从而提供一种具有吸附-降解功能的固定化阿特拉津降解菌剂的制备方法。

一种具有吸附-降解功能的固定化阿特拉津降解菌剂的制备方法，按以下步骤实现：

一、废弃生物质经过洗涤、干燥、粉碎后置于550℃～850℃下反应1～3h，得到粉末，然后碱洗1～10h，经过滤、洗涤、干燥后与强碱粉末按照质量比1:3进行混合，再置于550℃～850℃下反应1～3h，获得多孔生物质碳材料，并加超纯水制备成浓度为0.01～0.1mg/mL的悬浊液；

二、在无机盐培养基上培养阿特拉津降解菌，48h后取出，装入无菌的离心管中，离心并去除上清液，生理盐水冲洗菌体三次，并制备成OD值为1的菌悬液；

三、取1～5mL悬浊液并加入5～10mL菌悬液，分散均匀后，振荡3～5h，得到多孔生物质碳材料-阿特拉津降解菌的吸附固定体系，然后按照体积比1:(10～15)与质量浓度为1％～5％的包埋剂溶液混合，得到混合液，再逐滴加入到质量浓度为1％～5％的CaCl₂溶液中，获得固定化小球；

四、将固定化小球于4℃下硬化12～30h，然后用生理盐水清洗3次，即完成具有吸附-降解功能的固定化阿特拉津降解菌剂的制备；

其中步骤一中废弃生物质为秸秆、稻壳或畜禽粪便；步骤三中包埋剂为海藻酸钠、明胶、壳聚糖或膨润土。

本发明中具有吸附-降解功能的固定化阿特拉津降解菌剂的制备方法，有效地解决了传统固定化材料寿命短的问题，同时实现了吸附-降解一体化，促进了降解菌对于阿特拉津的降解能力。

本发明制备的固定化阿特拉津降解菌剂，与传统方法制备的固定化降解菌剂相比具有显著优势：载体材料采用废弃生物质为原料，经过高温碳化-化学活化形成多孔生物质碳材料，且表面含有大量的高度芳香化结构，具有较强的比表面积和吸附性能，克服了传统固定化载体易被分解、吸附性能弱的缺点，同时能够将环境中分散的阿特拉津吸附富集后再进行降解，促进了环境中阿特拉津的降解效果，实现了吸附材料与微生物降解联合修复的功能。

附图说明

图1为实施例中制备所得固定化阿特拉津降解菌剂的实物图；

图2为实施例中多孔生物质碳材料的吸附-脱附等温线；

图3为实施例中多孔生物质碳材料的扫描电镜分析结果图；

图4为实施例中多孔生物质碳材料的扫描电镜分析结果图；

图5为实施例中多孔生物质碳材料吸附降解菌后的扫描电镜分析结果图；

图6为实施例中多孔生物质碳材料吸附降解菌后的扫描电镜分析结果图；

图7为实施例中多孔生物质碳材料的红外光谱结果图；