[发明专利]一种黄铁矿微生物联合渗透性反应墙的制备方法

说明书

本发明公开了一种黄铁矿微生物联合渗透性反应墙的制备方法。该反应墙由黄铁矿，缓释性营养肥料和生物炭固定化微生物按质量比4:1:4均匀组成。缓释性肥料为市售好康多缓释肥，生物炭由椰子壳在300℃下缺氧灼烧而成。微生物是Shewanella decolorationis。本发明还公布了生物炭固定化微生物的方法。本发明黄铁矿微生物联合渗透性反应墙利用了黄铁矿中Fe(II)还原反应迅速的优点，同时微生物不断繁殖、将生成的Fe(III)还原为Fe(II)保证反应持续进行。该方法操作简单、成本低廉，制得的反应墙对重金属和多氯联苯类有机物均有较高去除率，且使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种黄铁矿微生物联合渗透性反应墙的制备方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

渗透性反应墙(PRB)技术是近年新兴的一类土壤和地下水原位修复技术，目前已经成为国外重金属污染修复的主要技术，也逐渐成为我国土壤和地下水修复领域的研究重点。反应介质是PRB技术修复效果的关键。主要有氧化还原反应介质、吸附反应介质、沉淀反应介质和混合反应介质。

零价铁因其反应速度快、还原电势高以及廉价易得等优点，已成为水体原位修复中最有效的反应介质之一，也是PRB技术最常用的介质之一，能够有效还原修复受多种有机物和重金属污染的水体。

大量的实验和场地运行数据表明零价铁-PRB会随着时间的推移去除能力下降，修复效果变差。主要是由于在还原污染物的过程中，零价铁被氧化为Fe(III)和Fe(II)，并生成氢氧化物覆盖于表面，减少了零价铁表面的活性位点。同时沉淀产物容易堵塞墙体材料的孔道，降低PRB的渗透性。

除了零价铁，Fe(II)也具有还原性。使用Fe(II)矿物如黄铁矿，赤铁矿，菱铁矿去除水中的有机物和重金属的方法逐渐开始引起重视。

黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物矿物，主要成分是二硫化亚铁(FeS₂)，含有具有还原性的Fe²⁺离子和多硫离子(S₂^2-)。可以还原重金属和有机物。但Fe(II)的还原电势低于零价铁，所以更易被消耗，若用作PRB材料，使用寿命短。

20世纪初，微生物异化Fe(III)还原就已被认知。异化铁还原微生物可在代谢过程中以Fe(III)为外源电子受体来氧化有机物，并在此过程中将Fe(III)还原为Fe(II)。PRB修复多处于厌氧环境，若能利用异化铁还原菌还原黄铁矿表面的Fe(III)，生成具有还原性的Fe(II)，可以有效的解决黄铁矿中Fe(II)消耗导致PRB长期处理能力的下降的问题。

但铁矿石比表面积不大,不利于微生物的生长,比较难构建铁矿石-微生物去除体系。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种黄铁矿微生物联合渗透性反应墙的制备方法。利用黄铁矿与异化铁还原菌的协同作用处理地下水和土壤中的污染物。解决传统PRB填料易钝化寿命低的问题。

一种黄铁矿微生物联合渗透性反应墙，由黄铁矿，缓释营养肥料，生物炭固定化微生物组成。

黄铁矿通过球磨机粉碎，粒径为20-40目。

营养肥料为市售缓释肥料好康多。

生物炭由2-3cm的椰子壳在300℃缺氧灼烧2h后，用0.1mol/L盐酸浸泡12h洗去灰分，去离子水冲洗至pH值恒定，于105℃烘箱内烘干。研磨至粒径20-40目。

微生物为Shewanella decolorationis(MCCC 1A11454)，购买于中国海洋微生物菌种保藏管理中心，活化后保存于LB斜面。