技术领域
[0001] 本
发明属于环保领域中
地下水污染修复范畴,具体地涉及一种去除地下水苯酚污染的介质材料、其制备方法及应用。
背景技术
[0002] 苯酚是结构最简单、毒性最强的酚类化合物,具有
生物毒性,如果进入人体,会导致“三致”——致畸、致癌、致突变作用。苯酚广泛应用于炼油、
炼焦、化工、医药等行业,含有苯酚的化工原料的广泛使用,以及该化工原料的存储不当或排放不规范,会造成
土壤、地表水和地下水环境污染。地下水是饮用和
灌溉的重要水源,地下水遭受苯酚污染将给人类和
农作物造成巨大的危害。因此,研究经济高效的地下水苯酚修复技术具有十分重要的意义。
[0003] 在各种地下水修复技术中,介质材料的选择直接影响污染物的去除效果,是修复效果良好与否的关键。目前对地下水中苯酚的修复材料存在方法单一、修复效果不明显、使用寿命短等缺点,因此,亟需开发一种高效、廉价、可去除地下水中苯酚的介质材料。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种去除地下水苯酚污染的介质材料、制备方法及应用,以至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
[0005] 为了实现上述目的,作为本发明的第一个方面,提供了一种去除地下水苯酚污染的介质材料的制备方法,包括以下步骤:
[0006] (1)按照
质量比为1∶0.25分别称取有机
膨润土和
硝酸铜,配置硝酸铜溶液,将有机膨润土加入到硝酸铜溶液中,取出有机膨润土放入加热设备中以10℃/min升温至250~300℃,
焙烧30~45min,得到改性膨润土;
[0007] (2)将从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌在环境条件为pH=6.0~7.3、25℃、溶解
氧浓度为8.15~8.40mg/L,浓度为1±0.4%的TSB培养基中培养10~24h后,形成活性菌剂;
[0008] (3)将活性菌剂的OD600值调节至接近1.0,接种至含有0.20~0.45g/LSiO2粉末的100mL MSVP培养基中,
吸附15~24h后,以10~20%的体积比加入质量浓度为0.5g/L的
100mL海藻酸钠溶液中,得到菌体包埋液;
[0009] (4)将所述菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和
生物炭按照质量比为1∶0.2~0.4∶0.2~0.4∶0.1~0.2缓慢加入到CaCl2交联液中,交联
凝固成团或球,经无菌水洗涤得到固定化颗粒或小球,即为目标产物。
[0010] 其中,步骤(2)中所述锰砂滤料为
自来水厂中除锰滤池产生的废锰砂滤料[0011] 其中,步骤(4)中所述锰砂滤料预先进行
冷冻干燥及过筛,平均粒径为50±10μm。
[0012] 其中,步骤(4)中所述生物炭为秸秆生物炭或
甘蔗渣生物炭,平均粒径为80±10μm。
[0013] 其中,步骡(4)中目标产物的平均粒径为0.5~1.5cm。
[0014] 作为本发明的第二个方面,还提供了一种去除地下水苯酚污染的介质材料,所述介质材料为颗粒状,由菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按一定比例混合反应形成,所述介质材料的平均粒径为0.5~1.5cm,其中菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按质量比计算:菌体包埋液∶锰砂滤料∶改性膨润土∶生物炭=1∶0.2~0.4∶0.2~0.4∶0.1~0.2。
[0015] 作为优选,所述锰砂滤料为自来水厂中除锰滤池产生的废锰砂滤料;
[0016] 作为优选,所述菌体包埋液为从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌经处理后得到;
[0017] 作为优选,所述改性膨润土为有机膨润土经硝酸铜溶液改性得到,其平均粒径为0.2~0.5mm;
[0018] 作为优选,所述生物炭平均粒径为0.5~1mm。
[0019] 作为优选,所述用于去除地下水中苯酚的介质材料对苯酚的去除率在90~95%之间。
[0020] 作为本发明的第三个方面,还提供了一种根据如上所述的制备方法制备得到的去除地下水苯酚污染的介质材料。
[0021] 作为本发明的第四个方面,还提供了一种根据如上所述的制备方法制备得到的去除地下水苯酚污染的介质材料在治理地下水污染领域的应用。
[0022] 基于上述技术方案可知,本发明的介质材料相对于
现有技术具有如下优点之一:
[0023] 1、本发明的介质材料对苯酚具有较高的吸附特性和降解特性,其去除率在95%以上;
[0024] 2、本发明的介质材料安全环保,使用寿命长,可作为修复药剂、填料应用于地下水苯酚污染治理中,并且实现了以废治废。
具体实施方式
[0025] 本发明公开了一种去除地下水苯酚污染的介质材料的制备方法,主要步骤为:
[0026] (1)按照质量比为1∶0.1~0.25分别称取有机膨润土和硝酸铜,配置硝酸铜溶液,将有机膨润土加入到硝酸铜溶液中,取出有机膨润土放入加热设备中以10℃/min升温至250~300℃,焙烧30~45min,得到改性膨润土;
[0027] (2)将从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌在环境条件为pH=6.0~7.3、25℃、溶解氧浓度为8.15~8.40mg/L,浓度为1±0.4%的TSB培养基(胰蛋白胨大豆肉汤培养基)中培养10~24h后,形成活性菌剂;
[0028] (3)将活性菌剂的OD600值调节至约为1.0,接种至含有0.20~0.45g/LSiO2粉末的100mL MSVP培养基(一种无机盐培养基)中,吸附15~24h后,以10~20%的体积比加入质量浓度为0.5g/L的100mL海藻酸钠溶液中,得到菌体包埋液;
[0029] (4)将所述菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按照质量比为1∶0.2~0.4∶0.2~0.4∶0.1~0.2缓慢加入到CaCl2交联液中,交联凝固成团或球,经无菌水洗涤得到固定化颗粒或小球,即为目标产物。
[0030] 该制备方法中,锰砂滤料进行冷冻干燥及过筛,平均粒径约为50μm。
[0031] 该制备方法中,生物炭可为秸秆生物炭或甘蔗渣生物炭,平均粒径约为80μm。
[0032] 该制备方法中,最终获得的颗粒状介质材料平均粒径为0.5~1.5cm。
[0033] 本发明还公开了一种去除地下水苯酚污染的介质材料,其为颗粒状,是由菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按一定比例经过菌株培养、催化、混合、
固化等一系列过程后形成的平均粒径为0.5~1.5cm的颗粒材料,其中,菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按质量比计算:菌体包埋液∶锰砂滤料∶改性膨润土∶生物炭=1∶0.2~0.4∶0.2~0.4∶0.1~0.2。
[0034] 其中,该锰砂滤料为自来水厂中除锰滤池产生的废锰砂滤料;
[0035] 其中,菌体包埋液从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌经处理后得到;
[0036] 其中,改性膨润土为有机膨润土经硝酸铜溶液改性得到,其平均粒径为0.2~0.5mm;
[0037] 其中,生物炭平均粒径为0.5~1mm。
[0038] 经大量测试,该用于去除地下水中苯酚的介质材料对苯酚的去除率在90~95%之间。
[0039] 本发明还公开了一种去除地下水中苯酚的介质材料在治理地下水污染领域中的应用。
[0040] 在一个优选实施方式中,本发明的去除地下水中苯酚的介质材料的制备方法包括如下步骤:
[0041] 本发明的介质材料为颗粒状,是由菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按一定比例经过菌株培养、催化、混合、固化等一系列过程后形成的平均粒径为0.5~1.5cm的颗粒材料。其中,锰砂滤料来自自来水厂中除锰滤池中,经
过冷冻干燥及过筛,平均粒径约为50μm;菌体包埋液为从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌在环境条件为pH=6.0、25℃、溶解氧浓度为8.15~8.40mg/L,浓度为1%的TSB培养基中培养12h后,形成活性菌剂,并调节OD600值至约为1.0,接种至含有0.2g/L SiO2粉末的100mLMSVP培养基中,吸附24h后,以10%的体积比加入质量浓度为0.5g/L的100mL海藻酸钠溶液中得到;按照质量比为1∶0.25分别称取有机膨润土和硝酸铜,配置硝酸铜溶液,将有机膨润土加入到硝酸铜溶液中磁悬浮搅拌10h后静止12h,取出有机膨润土放入
马弗炉中以10℃/min升温至300℃,焙烧30min,待其自然冷却后形成改性膨润土;生物炭平均粒径约为80μm,可为秸秆生物炭或甘蔗渣生物炭。将上述菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按照质量比为1∶0.2~0.4∶0.2~
0.4∶0.1~0.2缓慢加入到CaCl2交联液中,交联凝固成球,经无菌水洗涤得到固定化小球,最终得到平均粒径为0.5~1.5cm的介质材料。
[0042] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体
实施例,对本发明作进一步的详细说明。
[0043] 实施例1
[0044] 将来自自来水厂中除锰滤池中的锰砂滤料经过冷冻干燥及过筛后备用。将从锰砂滤料中提取的苯酚降解菌在环境条件为pH=6.5、25℃、溶解氧浓度约为8.20mg/L,浓度为1.2%的TSB培养基中培养18h后,形成活性菌剂,并调节OD600值调节约为1.0,接种至含有
0.3g/L SiO2粉末的100mL MSVP培养基中,吸附20h后,以10%的体积比加入质量浓度为
0.5g/L的100mL海藻酸钠溶液中,形成菌体包埋液;按照质量比为1∶0.25分别称取有机膨润土和硝酸铜,配置硝酸铜溶液,将有机膨润土加入到硝酸铜溶液中磁悬浮搅拌10h后静止
12h,取出有机膨润土放入马弗炉中以10℃/min升温至300℃,焙烧30min,待其自然冷却后形成改性膨润土;生物炭选择甘蔗渣生物炭,平均粒径约为80μm。将上述菌体包埋液、锰砂滤料、改性膨润土和生物炭按照质量比为1∶0.2∶0.25∶0.1缓慢加入到CaCl2交联液中,交联凝固成球,经无菌水洗涤得到固定化小球,最终得到平均粒径为0.7cm左右的介质材料。
[0045] 将所制备的50kg介质材料作为可渗透反应墙的修复药剂,修复苯酚污染(苯酚浓度为1mg/L)的地下水。可渗透反应墙运行1个月期间,通过检测分析苯酚含量,得到该介质材料对苯酚的去除率保持在95.8%。
[0046] 实施例2~4
[0047] 去除地下水中苯酚的介质材料的制备方法同实施例1,区别仅在于下表1中所示的组分或配比的替换。
[0048] 对比例1
[0049] 按照上述方案排除的配比及组分之一形成介质材料,测试苯酚去除率。表1 实施例1~4及对比例1各组分配比表
[0050]
[0051]
[0052] 由此可见,实施例1-4效果远远好于对比文件1,证明以上述配比形成的介质材料能有效去除地下水中的苯酚。
[0053] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何
修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。