[发明专利]一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料及其制备方法和应用，属于环境科学、材料学、微生物学领域交叉的科学技术，其步骤为：将淤泥、粘土、粉煤灰、粘结剂、造孔剂、四氧化三铁按照一定比例混合均匀后研磨至粉末状，加水拌合成浆体，通过造粒机制备粒径为1~10mm的球形颗粒，将球形颗粒置于烘箱中干燥，干燥后置于马弗炉进行预热、焙烧制备多孔载体；将微生物菌粉与多孔载体混合均匀，置于负压条件下充分拌合，获得载体固定微生物的重金属修复材料。本发明采用废弃物河底淤泥制备多孔载体固定微生物，兼具吸附矿化双重功能，修复重金属污染速度快、效果好、长期稳定性高，以废弃物为原材料大大降低了环境治理的成本。

技术领域

本发明属于环境科学、材料学、微生物学领域交叉的科学技术，涉及一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市化进程不断加快，城市规模逐渐扩大，土地资源越来越稀缺，疏竣淤泥传统粗放的处理方法，不仅占用大量的土地资源，还将污染地下水和大气，引发二次污染。这些处理方法不能适应城市发展的需要，迫切需要寻找资源化、无害化的处理方法。疏凌游泥的资源化处理方法主要包括脱水处理、固化稳定化处理和热处理；经过脱水处理后，疏浚淤泥体积减小，易于后续处理；固化稳定化处理是指通过掺入水泥等固化材料，增强土颗粒之间的胶结强度，并对淤泥中的污染成分有物理化学稳定作用，适用于大规模的疏竣淤泥处理；热处理是通过高温熔融活化的方法，生产出水泥、烧结砖、陶粒等高附加值产品。尽管上述方法实现了淤泥的资源化利用，但普遍存在成本高、工艺复杂、二次污染等问题，亟需开发淤泥安全高效利用的新方法和新技术。

重金属污染问题是社会关注的另一个焦点，目前在水污染处理中采用特定载体吸附固定游离态重金属离子，取得了良好的效果。若采用淤泥制备多孔陶粒作为载体，不仅可以解决淤泥安全高效利用问题，还可用于修复重金属污染，具有重要的研究价值和现实意义。

发明内容

技术问题：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料及其制备方法和应用。

技术方案：解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案来实现：一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料及其制备方法和应用，，包括以下步骤：

（1）将淤泥、粘土、粉煤灰、粘结剂、造孔剂、四氧化三铁混合均匀后研磨至粉末状，加水拌合成浆体；

（2）通过造粒机将步骤（1）中的合成浆体制备成粒径为1~10mm的球形颗粒；

（3）将球形颗粒置于烘箱中干燥，干燥后置于马弗炉进行预热、焙烧制备多孔载体；

（4）将微生物菌粉与多孔载体混合均匀，置于负压条件下充分拌合，拌合时间30~50分钟，获得载体固定微生物的重金属修复材料；

（5）将载体固定微生物的重金属修复材料置于含重金属离子的污水中，缓慢搅拌，监测污水中重金属离子浓度。

优选的，各原材料按重量份配比为：淤泥30~70份，粘土15~25份，粉煤灰10~20份，粘结剂2~5份，造孔剂1~5份，四氧化三铁1~5份，微生物菌粉1~10份。

优选的，所述淤泥为干燥脱水至恒重的河底淤泥。

优选的，所述造孔剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠中的一种或几种组合。

优选的，所述微生物菌粉为胶质芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、光合菌、赖氨酸芽孢杆菌中的一种或几种的组合。

优选的，步骤（3）中所述干燥温度100±10℃、干燥时间12~24小时；其特征在于，所述焙烧温度1050±50℃、焙烧时间5~10分钟。

优选的，步骤（4）中所述微生物菌粉与多孔载体的重量比为（1~10）：100。

一种离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料的应用，所述离子吸附耦合微生物矿化的重金属修复材料与污水的重量比为（1~10）:100混合。