[发明专利]一种纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法

权利要求书

1.一种纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：以苦荞壳为原材料，通过酸化去除苦荞壳内半纤维素，酸中加热软化，并对苦荞壳进行研磨、压缩、机械撕扯从而得到整体形状为纤维状且表面具备细微纤维结构凹槽的苦荞壳结构，通过在纤维状原材料均匀喷撒隔热浆液实现载体表面的不完全碳化，维持载体表观的纤维状结构，并附菌制成纤维状固定化微生物菌剂，该种苦荞壳可用于加强在土壤中载体对于水分的传导作用，强化石油污染的生物修复，具体包括如下步骤：

(1)将苦荞壳原料用去离子水洗净后，置于体积分数为40～60％的HCl中搅拌4～6h，静止12～16h，进行抽滤，保留固体部分；

(2)取去除半纤维素后的原材料，置于体积分数为20～30％的焦磷酸溶液中煮沸3～4h，静置6～9h，进行抽滤，保留软化后的原材料；

(3)软化后的苦荞壳原料，置于研钵中研磨10～20min，研磨压力为0.1～0.3MPa，通过研磨去除苦荞壳蒂，并对苦荞壳表面进行光滑打磨和挤压；

(4)将(3)制得的苦荞壳原材料压缩成直径1～2cm，长度为13～15cm的棒状苦荞壳原材料，压缩压力为200～220MPa，压缩时间为5～7min，在60℃下烘干1～2h，制得纤维状表观结构，长度为0.4～0.5cm，宽度为0.1～0.13cm的苦荞壳；

(5)将(4)制得的长条苦荞壳原材料置于由三个直径为4～5、2～3、0.5～1cm的锯齿状齿轮组成的纤维化机械装置下进行撕扯，进入速度为2～3cm/s；

(6)将上述制造得到的纤维状苦荞壳摊开，在不存在相互重叠的情况下，将煤粉灰、碳酸钙、碳酸镁配制成的浆液通过在漩涡震荡仪中以2500～3000r/min的转速对浆液进行混匀10～15min后，立即对苦荞壳表面进行均匀喷洒，将经过喷洒后的纤维状苦荞壳在270～300℃下碳化2～3h，其中保护气体为氮气，升温速率按照2～3℃/min，得到外表仍为纤维状，长度为0.3～0.4cm，宽度为0.08～0.1cm的固定化载体；

(7)将上述生物炭置于接种10～20％微生物的牛肉膏蛋白胨-琼脂培养基中，在120～150r/min、25～35℃的条件下震荡培养6～10h，后将生物炭捞出置于接种2～5％微生物的牛肉膏蛋白胨培养基中培养10～15h，即得到纤维状固定化微生物。

2.如权利要求1所述的纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述齿轮为内齿样式，顶圆直径为4～5cm的齿轮中，内齿中齿与外圆一致等厚；顶圆直径为2～3cm的齿轮的外圆厚为0.5～0.8cm，内齿厚为0.1～0.2mm，内齿与圆的平面方向成30～45°夹角，内齿与圆的平面方向成角的正负为间隔排列；顶圆直径为0.5～1cm的齿轮为的外圆厚为0.4～0.6cm，内齿厚为0.1～0.2mm，内齿朝向与圆的平面方向一致；三个齿轮的摆放位置要求为，三个齿轮圆心重合，中间间隔为0.2～0.4cm。

3.如权利要求1所述的纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：步骤(5)中，三个齿轮的转速要求为，顶圆直径为4～5cm的齿轮转向为逆时针，转速为10～20r/min；顶圆直径为2～3cm的齿轮为顺时针转动，转速为20～30r/min；顶圆直径为0.5～1cm的齿轮转向为逆时针，转速为30～40r/min。

4.如权利要求1所述的纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所述煤粉灰、碳酸钙、碳酸镁需粉碎至200目以下，后按照质量比煤粉灰：碳酸钙：碳酸镁：水为3：14：15：80的比例配成浆液，喷洒速率为10～15mL/min，喷洒浆液量20～30mL/m²。

5.如权利要求1所述的纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：步骤(6)中，碳化过程中升温速率按照2～3℃/min，降温速率为6～8℃/min， 其中氮气分压P/P₀处于0.930～0.996。

6.如权利要求1所述的纤维状苦荞壳生物炭及土壤修复固定化菌剂制备方法，其特征在于：步骤(7)中，第一次震荡培养的培养基中牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂、水的质量比为3：5：2：2：500；第二次培养为曝气通氧静置培养，曝气位置为培养基接近底部处，后将预先培养过的固定化微生物继续置于接种2～5％微生物的牛肉膏蛋白胨培养基中，曝气速率为0.1～0.15L/min，其中牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、水的质量比为3：5：2：500。