一種用于降解氰化物的生物降解劑、其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氰化物處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于降解氰化物的生物降解劑、其制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]氰化物，例如氰化鉀或氰化鈉以其卓越的絡(luò)合性能，在冶金、電鍍、制造、焦化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，同時(shí)越來越多氰化物進(jìn)入土壤并在土壤中累積。由于氰化物與鐵結(jié)合能力太強(qiáng)，可破壞生物體內(nèi)酶體系中的含鐵分子(如P450等)，從而對(duì)包括人類在內(nèi)的各種生物有極大毒性。所以土壤氰化物污染目前受到越來越多的關(guān)注。氰化物在土壤中有兩種存在方式:一種以穩(wěn)定的絡(luò)合態(tài)存在，其毒性較低，風(fēng)險(xiǎn)較?。涣硪环N以不穩(wěn)定絡(luò)合態(tài)或游離態(tài)存在，稱為易釋放態(tài)氰化物，容易進(jìn)入生物體內(nèi)并造成生物體損傷，風(fēng)險(xiǎn)較大。所以在氰化物污染土壤修復(fù)過程中，應(yīng)優(yōu)先關(guān)注易釋放態(tài)氰化物的控制與去除。
[0003]目前，對(duì)于氰化物污染土壤修復(fù)主要是化學(xué)修復(fù)，即向氰化物污染土壤中加入大量氧化劑，將土壤中的易釋放態(tài)氰化物氧化成無害的氮化物。但是氧化劑會(huì)造成土壤結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重改變，甚至破壞土壤結(jié)構(gòu)和生物群落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種用于降解氰化物的生物降解劑、其制備方法及應(yīng)用，用于解決采用化學(xué)方式修復(fù)氰化物污染土壤所存在的破壞土壤結(jié)構(gòu)和生物群落的問題。技術(shù)方案如下:
[0005]—種用于降解氰化物的生物降解劑的制備方法，包括以下步驟:
[0006]將廢棄生物質(zhì)置于活化劑中浸泡12-18h后，在惰性氣體的保護(hù)下煅燒3_5h，得到載體前體；將得到的載體前體冷卻后先用洗滌劑洗滌，后用去離子水清洗，經(jīng)烘干，粉碎后，進(jìn)行滅菌處理，得到活化載體；其中，煅燒溫度為350-450°C ;所述活化劑為體積濃度為5% -15%的硝酸鹽和/或磷酸鹽水溶液；所述洗滌劑為體積濃度為3% -30%的硝酸鹽和/或磷酸鹽水溶液；
[0007]將微生物菌種接種于液體培養(yǎng)基中，加入氰化物使該培養(yǎng)基中的CN濃度達(dá)到l-2mg/L，恒溫培養(yǎng)至微生物菌種長出菌絲，之后每隔2-3天向接種了微生物菌種的液體培養(yǎng)基中加入相同的液體培養(yǎng)基，并添加氰化物以將CN的濃度提高l_2mg/L，其中所述相同的液體培養(yǎng)基的量為初始的液體培養(yǎng)基體積的5%?40% ;當(dāng)培養(yǎng)基中的CN濃度達(dá)到10-15mg/L后，繼續(xù)培養(yǎng)3-5天，分離，收集培養(yǎng)好的微生物菌種，并將所收集的微生物菌種分散到新的液體培養(yǎng)基中，得到活性氰化物降解菌液；所述微生物菌種包含假單胞菌和/或青霉菌；
[0008]將活化載體浸泡于所述活性氰化物降解菌液中，置于搖床中培養(yǎng)30-40h ;過濾，用濃度為0.05-0.lmol/L、pH值為7-8的磷酸緩沖液洗滌過濾所得固體，得到生物降解劑。
[0009]其中，所述廢棄生物質(zhì)包括:玉米芯、花生殼、蔗渣、椰糠中的至少一種。
[0010]其中，所述活化劑中的硝酸鹽和/或磷酸鹽包括:硝酸鐵、磷酸鐵、硝酸鎂及硝酸鈣中的至少一種。
[0011]其中，所述洗滌劑中的硝酸鹽和/或磷酸鹽包括:硝酸銨、磷酸銨、硝酸鈉、磷酸鈉中的至少一種。
[0012]其中，所述微生物菌種為B1system公司的菌群B350。
[0013]其中，所述液體培養(yǎng)基配方為=KH2PO40.5-1.0g/L，K2HPO40.5-1.0g/L，MgSO4.7H20 0.1-0.2g/L，CaCl20.1-0.2g/L，NaCl 0.1-0.2g/L，MnSO4.H2O 0.01-0.05g/L，F(xiàn)eCl20.01-0.02g/L，NH4Cl 1.0-1.5g/L。
[0014]其中，在粉碎之后，滅菌處理之前還包括過篩操作。
[0015]其中，所述氰化物包括:氰化鉀和/或氰化鈉。
[0016]其中，所述的生物降解劑的應(yīng)用方法，包括步驟:將生物降解劑加入到含有易釋放態(tài)氰化物的氰化物污染土壤中，加水至土壤田間持水量，翻土使生物降解劑分布均勻，保持12-20 天。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例公開的用于降解氰化物的生物降解劑疏松多孔，對(duì)氰化物的吸附能力強(qiáng)，可有效降低土壤中易釋放態(tài)氰化物濃度并將氰化物富集到降解劑表面。同時(shí)，降解劑表面固定的活性氰降解微生物可以氰化物為碳源，通過生化過程降解所吸附的氰化物。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供的利用生物降解劑降解氰化物的方法不使用任何酸堿劑及氧化劑，采用生物降解方式，不會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和生物群落造成破壞。
【具體實(shí)施方式】
[0019]采用本發(fā)明的技術(shù)方案制備生物降解劑，第一方面要制備活化載體:
[0020]將廢棄生物質(zhì)置于活化劑中浸泡12-18h后，在惰性氣體的保護(hù)下煅燒3_5h，得到載體前體；將得到的載體前體冷卻后先用洗滌劑洗滌，后用去離子水清洗，經(jīng)烘干，粉碎后，進(jìn)行滅菌處理，得到活化載體。
[0021]其中，所說的述語“廢棄生物質(zhì)”可以理解為農(nóng)作物廢棄物、木材廢棄物等，例如可以是玉米芯、花生殼、蔗渣、椰糠中的一種或多種。對(duì)廢棄生物質(zhì)進(jìn)行活化劑浸泡處理后，可以使所得的活化載體產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，提高活化載體的吸附能力，更利于吸附能夠降解活性氰化物的菌種并將其固定在生物降解劑表面。所說的活化劑可以為硝酸鹽和/或磷酸鹽水溶液，其中硝酸鹽和/或磷酸鹽可以包括:硝酸鐵、磷酸鐵、硝酸鎂及硝酸鈣中的至少一種。優(yōu)選體積濃度為5% -15%的硝酸鹽和/或磷酸鹽水溶液，更優(yōu)選體積濃度為8% -12%,處理效果更好。廢棄生物質(zhì)與活化劑的比例可以由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，在此不進(jìn)行限定，廢棄生物質(zhì)質(zhì)量與活化劑體積的比例可以為每100克的廢棄生物質(zhì)浸泡于80-150ml的活化劑中。
[0022]經(jīng)過活化劑浸泡處理后的廢棄生物質(zhì)需要在惰性氣體的保護(hù)下煅燒3_5h，煅燒溫度可以為350-450°C。煅燒時(shí)所需的煅燒設(shè)備，可以采用本領(lǐng)域常用的煅燒設(shè)備，只要在惰性氣體保護(hù)狀態(tài)下能夠達(dá)到要求的煅燒溫度即可，本發(fā)明在此不進(jìn)行限定，例如可以是管式爐等。另外，所說的惰性氣體可以為本領(lǐng)域常用的氮?dú)狻鍤獾取?br>[0023]煅燒完成后得到載體前體，先進(jìn)行冷卻處理，一般冷卻至室溫即可，然后再將載體前體進(jìn)行洗滌；所說的洗滌包括先用洗滌劑洗滌，再用去離子水洗滌，這樣可以有效去除載體中雜質(zhì)，更利于后續(xù)制備過程的進(jìn)行，洗滌的次數(shù)可以由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，一般地，可以用洗滌劑洗滌2-4次，再用去離子水洗滌3-5次。所說的洗滌劑可以理解為體積濃度為3% -30%的硝酸鹽和/或磷酸鹽水溶液作為洗滌劑，其洗滌效果更好。在用洗滌劑洗滌的過程中，可以先用體積濃度為15% -30%的洗滌劑洗滌1-2次，再用體積濃度為3%-10%的洗滌劑洗滌1-2次，這樣可以降低洗滌劑的殘留，達(dá)到提高載體品質(zhì)的作用。
[0024]洗滌后的載體前體經(jīng)烘干，粉碎后，滅菌處理，得到活化載體。其中烘干溫度可以為105-110°C。粉碎后可以先過篩，以保證粒徑的一致性，篩子的目數(shù)可以由技術(shù)人員確定，例如可以選擇120目。最后要進(jìn)行滅菌處理，具體可以為:用臭氧滅菌lOmin。需要說明的是，烘干、粉碎、過篩、臭氧滅菌均為本領(lǐng)域常用的操作方法，本發(fā)明在此不做具體限定。
[0025]采用本發(fā)明的技術(shù)方案制備生物降解劑，第二方面要進(jìn)行菌種的培養(yǎng)、馴化:
[0026]將微生物菌種接種于液體培養(yǎng)基中，加入氰化物使該培養(yǎng)基中的CN濃度達(dá)到l-2mg/L，恒溫培養(yǎng)至微生物菌種長出菌絲，之后每隔2-3天向接種了微生物菌種的液體培養(yǎng)基中加入相同的液體培養(yǎng)基，并加入氰化物以將CN的濃度提高l_2mg/L，當(dāng)培養(yǎng)基中的CN濃度達(dá)到10-15mg/L后，繼續(xù)培養(yǎng)3_5天，分離，收集培養(yǎng)好的微生物菌種，并將所收集的微生物菌種分散到新的液體培養(yǎng)基中，得到活性氰化物降解菌液。
[0027]在本發(fā)明中，所選擇的用于培養(yǎng)、馴化的微生物菌種可以包含假單胞菌和/或青霉菌，具體的，微生物菌種可以選擇B1system公司的菌群B350，其微生物含量為30-50億個(gè)/g。
[0028]在培養(yǎng)、馴化微生物菌種時(shí)所用的培養(yǎng)基可以為液體培養(yǎng)基，由水和加放其中的營養(yǎng)鹽組成，液體培養(yǎng)基配方可以為=KH2PO40.5-1.0g/L, K2HPO40.5-1.0g/L,MgSO4.7H20 0.1-0.2g/L，CaCl20.1-0.2g/L，NaCl 0.1-0.2g/L，MnSO4.H2O 0.01-0.05g/L，F(xiàn)eCl20.01-0.02g/L,NH4Cl 1.0-1.5g/L。在培養(yǎng)過程中，最開始接種所用到的培養(yǎng)基及后面每隔2-3天所添加的培養(yǎng)基以及最后的用于分散所收集的微生物菌種的培養(yǎng)基，采用相同的配方即可，這樣更方便操作，當(dāng)然，技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同的配方，這都是可以