一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌 |
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| 申请号 | CN202311814554.0 | 申请日 | 2023-12-25 | 公开(公告)号 | CN117772777A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 中国科学院新疆生态与地理研究所; 山西大同大学; | 发明人 | 裴亮; 张晓慧; 多佳; 赵建国; 徐鑫慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及提供一种将含钼 硅 的还原 氧 化 石墨 烯作添加剂的复合高效菌，涉及新兴污染物治理技术领域。该复合高效菌包括复合高效菌和添加剂；添加剂与复合高效菌成比例混合；添加剂为SiC‑MoS2‑RGO 复合材料 ；复合高效菌由光合细菌、乳酸菌、 酵母 菌、放线菌以及肉苁蓉根 真菌 混合而成。其能够实现对PPCPs污染物的高效降解，且材料成分易取得，成本低，不会造成二次污染。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌，其特征在于，包括复合高效菌和添加剂；所述添加剂与所述复合高效菌成比例混合；所述添加剂为SiC‑MoS2‑RGO复合材料；所述复合高效菌由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌混合而成。 |
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| 说明书全文 | 一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌技术领域背景技术[0002] 药品及个人护理用品(Pharmaceuticals andPersonal Care Products，PPCPs)是一种难处理的新兴环境污染物。生产生活所产生的PPCPs容易长时间的留存于土壤中造成对土壤的污染。目前对土壤中PPCPs的处理主要使用氧化石墨烯、复合菌群进行降解处理，但处理的效果一般，不能够高效的完成对土壤中PPCPs的降解。所以，探索新的降解材料或者方式成为处理PPCPs污染物的重要研究课题。 [0003] 因此，设计一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌，能够实现对PPCPs污染物的高效降解，是目前亟待解决的问题。 发明内容[0004] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌，该复合高效菌在协同不同种类的分解性细菌形成具有较好降解能力的菌群的同时，将含有钼硅的还原氧化石墨烯复合材料作为添加剂，一方面还原氧化石墨烯(RGO)作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属，金属氧化物，高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，可以很高效的处理污染物，另一方面，含钼硅的化合物能够增加材料的韧性耐久性，同时增加比表面积，提升还原氧化石墨烯对污染物的处理效果。这样，可以提高对于PPCPs污染物的处理效果，进而实现对土壤中污染物的高效降解处理。另外，含钼硅的还原氧化石墨烯材料成分易取得，成本低，不会造成二次污染。 [0005] 本发明提供的第一种技术方案： [0006] 一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌，其包括复合高效菌和添加剂；添加剂与复合高效菌成比例混合；添加剂为SiC‑MoS2‑RGO复合材料；复合高效菌由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌混合而成。 [0007] 进一步地，复合高效菌中光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为2：1：2：1：4。 [0008] 进一步地，复合高效菌中光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为3：1：1：2：3。 [0009] 进一步地，复合高效菌中光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为2：2：1：3：2。 [0010] 进一步地，肉苁蓉根真菌通过以下步骤制备：配置葡萄糖溶液，并将培养的肉苁蓉根须与葡萄糖溶液混合后震荡离心，形成混合离心液体；筛出混合离心液体中的根据和真菌孢子，并将孢子拣出形成肉苁蓉根真菌。 [0011] 进一步地，SiC‑MoS2‑RGO复合材料通过以下步骤制备：将氧化石墨烯分散于去离子水中，并进行超声波处理，形成氧化石墨烯初始溶液；将SiC、MoS2以及SiO2加入到氧化石墨烯初始溶液中进行磁力搅拌，待SiC、MoS2以及SiO2完全溶解后加入适量PVP进行搅拌，形成氧化石墨烯混合溶液；将氧化石墨烯混合溶液高压反应后自然冷却，并分离出反应沉淀；将反应沉淀烘干后进行无氧煅烧，形成SiC‑MoS2‑RGO复合材料。 [0012] 本发明的有益效果在于： [0013] 将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌在协同不同种类的分解性细菌形成具有较好降解能力的菌群的同时，将含有钼硅的还原氧化石墨烯复合材料作为添加剂，一方面还原氧化石墨烯(RGO)作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属，金属氧化物，高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，可以很高效的处理污染物，另一方面，含钼硅的化合物能够增加材料的韧性耐久性，同时增加比表面积，提升还原氧化石墨烯对污染物的处理效果。这样，可以提高对于PPCPs污染物的处理效果，进而实现对土壤中污染物的高效降解处理。另外，含钼硅的还原氧化石墨烯材料成分易取得，成本低，不会造成二次污染。附图说明 [0014] 图1为本发明实施例将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌与其他降解材料对土壤中污染物降解效果影响的数据对比图； [0015] 图2为为本发明实施例将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌与其他降解材料对土壤养分含量影响的对比图； 具体实施方式[0017] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0018] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0019] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0020] 在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。 [0021] 在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0023] 下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。 [0024] 请参考图1，本申请实施例提供一种将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌。其包括复合高效菌和添加剂；添加剂与复合高效菌成比例混合；添加剂为SiC‑MoS2‑RGO复合材料；复合高效菌由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌混合而成。 [0025] 该复合高效菌在协同不同种类的分解性细菌形成具有较好降解能力的菌群的同时，将含有钼硅的还原氧化石墨烯复合材料作为添加剂，一方面还原氧化石墨烯(RGO)作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属，金属氧化物，高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，可以很高效的处理污染物，另一方面，含钼硅的化合物能够增加材料的韧性耐久性，同时增加比表面积，提升还原氧化石墨烯对污染物的处理效果。这样，可以提高对于PPCPs污染物的处理效果，进而实现对土壤中污染物的高效降解处理。另外，含钼硅的还原氧化石墨烯材料成分易取得，成本低，不会造成二次污染。 [0026] 以下提供三种实施例来详细说明将含有钼硅的还原氧化石墨烯复合材料作为添加剂的复合高效菌的制作方法： [0027] 实施例一： [0028] 光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为2：1：2：1：4。其中： [0029] 光合细菌的培养方式为： [0030] 在充足光照条件下，将适量的准备用水(有条件可以先将水加温到30℃，这样培养的速度更快，菌液质量更好)加入到敞口塑料容器内，再加入培养基进行搅拌，这里培养基为牛肉膏、蛋白胨、蔗糖和水，且PH值在7.1‑7.6。慢慢向容器中加水直至溶解完全，最后接种菌种并搅拌均匀形成混合培养液。将混合培养液灌入或用自吸泵直接抽入透明塑料农膜内，尽量排尽空气，可以有少量小气泡，两端系紧。将菌液直接置于光照充足的地方培养，且温度保持在28℃‑32℃，最终形成光合细菌。 [0031] 肉苁蓉根真菌的制作方式为： [0032] 配置葡萄糖溶液，并将培养的肉苁蓉根须与葡萄糖溶液混合后震荡离心，形成混合离心液体；筛出混合离心液体中的根据和真菌孢子，并将孢子拣出形成肉苁蓉根真菌。 [0033] SiC‑MoS2‑RGO复合材料制备步骤为： [0034] 将氧化石墨烯分散于去离子水中，并进行超声波处理，形成氧化石墨烯初始溶液；将SiC、MoS2以及SiO2加入到氧化石墨烯初始溶液中进行磁力搅拌，待SiC、MoS2以及SiO2完全溶解后加入适量PVP进行搅拌，形成氧化石墨烯混合溶液；将氧化石墨烯混合溶液高压反应后自然冷却，并分离出反应沉淀；将反应沉淀烘干后进行无氧煅烧，形成SiC‑MoS2‑RGO复合材料。 [0035] 实施例二： [0036] 光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为3：1：1：2：3。其中： [0037] 光合细菌的培养方式为： [0038] 在充足光照条件下，将适量的准备用水(有条件可以先将水加温到30℃，这样培养的速度更快，菌液质量更好)加入到敞口塑料容器内，再加入培养基进行搅拌，这里培养基为牛肉膏、蛋白胨、蔗糖和水，且PH值在7.1‑7.6。慢慢向容器中加水直至溶解完全，最后接种菌种并搅拌均匀形成混合培养液。将混合培养液灌入或用自吸泵直接抽入透明塑料农膜内，尽量排尽空气，可以有少量小气泡，两端系紧。将菌液直接置于光照充足的地方培养，且温度保持在28℃‑32℃，最终形成光合细菌。 [0039] 肉苁蓉根真菌的制作方式为： [0040] 配置葡萄糖溶液，并将培养的肉苁蓉根须与葡萄糖溶液混合后震荡离心，形成混合离心液体；筛出混合离心液体中的根据和真菌孢子，并将孢子拣出形成肉苁蓉根真菌。 [0041] SiC‑MoS2‑RGO复合材料制备步骤为： [0042] 将氧化石墨烯分散于去离子水中，并进行超声波处理，形成氧化石墨烯初始溶液；将SiC、MoS2以及SiO2加入到氧化石墨烯初始溶液中进行磁力搅拌，待SiC、MoS2以及SiO2完全溶解后加入适量PVP进行搅拌，形成氧化石墨烯混合溶液；将氧化石墨烯混合溶液高压反应后自然冷却，并分离出反应沉淀；将反应沉淀烘干后进行无氧煅烧，形成SiC‑MoS2‑RGO复合材料。 [0043] 实施例三： [0044] 光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌以及肉苁蓉根真菌的体积比为2：2：1：3：2。其中： [0045] 光合细菌的培养方式为： [0046] 在充足光照条件下，将适量的准备用水(有条件可以先将水加温到30℃，这样培养的速度更快，菌液质量更好)加入到敞口塑料容器内，再加入培养基进行搅拌，这里培养基为牛肉膏、蛋白胨、蔗糖和水，且PH值在7.1‑7.6。慢慢向容器中加水直至溶解完全，最后接种菌种并搅拌均匀形成混合培养液。将混合培养液灌入或用自吸泵直接抽入透明塑料农膜内，尽量排尽空气，可以有少量小气泡，两端系紧。将菌液直接置于光照充足的地方培养，且温度保持在28℃‑32℃，最终形成光合细菌。 [0047] 肉苁蓉根真菌的制作方式为： [0048] 配置葡萄糖溶液，并将培养的肉苁蓉根须与葡萄糖溶液混合后震荡离心，形成混合离心液体；筛出混合离心液体中的根据和真菌孢子，并将孢子拣出形成肉苁蓉根真菌。 [0049] SiC‑MoS2‑RGO复合材料制备步骤为： [0050] 将氧化石墨烯分散于去离子水中，并进行超声波处理，形成氧化石墨烯初始溶液；将SiC、MoS2以及SiO2加入到氧化石墨烯初始溶液中进行磁力搅拌，待SiC、MoS2以及SiO2完全溶解后加入适量PVP(聚乙烯吡咯烷酮)进行搅拌，形成氧化石墨烯混合溶液；将氧化石墨烯混合溶液高压反应后自然冷却，并分离出反应沉淀；将反应沉淀烘干后进行无氧煅烧，形成SiC‑MoS2‑RGO复合材料。 [0051] 其次，根据实验获得的数据，提供一种具体的SiC‑MoS2‑RGO复合材料制备实施方式： [0052] 将0.03～0.06g氧化石墨烯分散于45～65mL的去离子水中并超声波处理1.8h～2.3h，随后加入1.31g～1.35g的SiC、MoS2和0.88g～1.09g的SiO2进行磁力搅拌，待其完全溶解后加入适量PVP，继续搅拌0.6h～1.6h后将溶液转移至60mL～120mL高压反应釜，在210℃～240℃下反应22h～35h。自然冷却至室温后离心分离黑色沉淀，通过去离子水和无水乙醇清洗6～8次，再经过55℃～70℃的真空烘箱干燥过夜，最后在氮气气氛下650～800℃煅烧 1.8～2.3h，制备出SiC‑MoS2‑RGO复合材料。 [0053] 当然，对于SiC‑MoS2‑RGO复合材料制备过程中的参数并没有可以根据实际的制备计量和实际的制备设备等情况进行调整，以制备出性能良好的SiC‑MoS2‑RGO纳米复合材料。 [0054] 另外，对于添加剂与复合高效菌在使用时的配比并没有定量，可以根据实际土壤的污染情况以及使用量的多少来进行配比，以实现较好的降解效果。 [0055] 为了展示本方案中将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌对土壤中PPCPs的降解效果，进行以下对比实验： [0056] 参考图1～图3，采用三种地方的土壤样品作为处理对象，并利用温室盆栽羊草进行实验，实验比对组有只使用含钼硅的还原氧化石墨烯(SiC‑MoS2‑RGO)、只使用还原氧化石墨烯(RGO)以及只使用复合高效菌(CHB)。分别考察了对土壤性质、植物生长及土壤‑植物系统中PPCPs迁移性能的影响： [0057] 其中，SiC‑MoS2‑RGO强化CHB更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量，与只添加SiC‑MoS2‑RGO、RGO或CHB处理相比，施用SiC‑MoS2‑RGO强化CHB的土壤样品1的土壤表层土阳离子交换量分别提高了8.2％、10.5％、12.2％。土壤样品2的土壤表层土阳离子交换量分别提高了4.8％、6.8％、8.4％。土壤样品3的土壤表层土阳离子交换量分别提高了6.8％、9.4％、7.5％。而3种土壤样品的总氮含量则分别提高了7～9％、8～11％和11～ 12％。 [0058] 与只添加CHB处理相比，土壤样品2和土壤样品3中SiC‑MoS2‑RGO强化CHB处理羊草生物量均提高了8～11％，土壤样品2和土壤样品3中种植的羊草叶绿素含量分别增加了5～7％和5～8％。SiC‑MoS2‑RGO的加入还使得土壤体系中的PPCPs转移到植株中的量明显比只添加CHB减少(8～15％)，SiC‑MoS2‑RGO强化CHB处理中PPCPs在羊草中的累积量比只添加CHB相应处理降低了16％～20％。因此，SiC‑MoS2‑RGO作为CHB的调理剂，不仅能进一步改良土壤性质，促进植物生长，还可以有效限制土壤植物体系中PPCPs在环境中的迁移，降低潜在的污染风险。 [0059] 土壤样品1中的土壤表层土SiC‑MoS2‑RGO处理枸杞生物量均提高了9～14％，枸杞叶绿素含量分别增加了3～8％。SiC‑MoS2‑RGO的加入还使得土壤体系中的PPCPs转移到植株中的量明显比只添加CHB的减少3％～7％，含SiC‑MoS2‑RGO处理中PPCPs在枸杞的累积量比只添加CHB相应处理降低了8％～15％。。 [0060] 综上所述，本发明所提供的实施例，其主要的有效效果有： [0061] 将含钼硅的还原氧化石墨烯作添加剂的复合高效菌在协同不同种类的分解性细菌形成具有较好降解能力的菌群的同时，将含有钼硅的还原氧化石墨烯复合材料作为添加剂，一方面还原氧化石墨烯(RGO)作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属，金属氧化物，高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，可以很高效的处理污染物，另一方面，含钼硅的化合物能够增加材料的韧性耐久性，同时增加比表面积，提升还原氧化石墨烯对污染物的处理效果。这样，可以提高对于PPCPs污染物的处理效果，进而实现对土壤中污染物的高效降解处理。另外，含钼硅的还原氧化石墨烯材料成分易取得，成本低，不会造成二次污染。 |
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