一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201810399648.9	申请日：	20180428
公开号：	CN108690625A	公开日：	20181023
当前法律状态：		有效性：	审查中
法律详情：
IPC分类号：	C09K17/40,B09C1/08,B09C1/10,A01B79/00	主分类号：	C09K17/40,B09C1/08,B09C1/10,A01B79/00
申请人：	上海市环境科学研究院,华东理工大学
发明人：	孟梁,汪华林,吉昌铃,杨洁,张施阳
地址：	200233 上海市徐汇区钦州路508号
优先权：	CN201810399648A
专利代理机构：	上海智信专利代理有限公司	代理人：	王洁
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内容摘要

本发明公开了一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。制备方法包括1)制备菌液饱和黑炭；2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A；3)制备含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B；4)交联反应2‑6h；5)延时交联反应2‑6h，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。本发明制备的缓释复合修复药剂能利用黑炭良好的吸附性能、纳米级零价金属高效的化学还原性和功能微生物的异化铁还原脱卤能力，达到对持久性卤代烃污染土壤的物理、化学和生物协同强化修复效果，并具有作用周期长、结构稳定、成本低廉及环境友好等优势。

权利要求书

1.一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：(一)细菌种子液制备及原料预处理细菌种子液制备：按每升生理盐水加0.1-1.0g微生物冻干粉末的加量，将微生物冻干粉末加入到质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水中进行溶解，制得细菌浓度为0.1-1.0mg/mL的细菌种子液；所述微生物冻干粉末为异化铁还原菌的冻干粉末；黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0-5.0％的HCl溶液浸泡12-24h，去离子水洗净；再用浓度为10-20g/L的NaOH浸泡12-24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水浸泡12-24h后，置于120-125℃湿热灭菌锅内灭菌15-30min，烘干备用；纳米级零价金属预处理：将10-100nm的零价金属粉末置于质量浓度为0.1-2.0％的HCl溶液中，酸化5-15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7-8，放置在厌氧箱内风干备用；(二)缓释复合修复药剂的制备：1)制备菌液饱和黑炭：按每升细菌种子液加10.0-1000.0g黑炭的加量，将预处理好的黑炭加入已经制备好的细菌浓度为0.1-1.0mg/mL的细菌种子液中，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100-200r/min振荡6-12h，滤去溶液后将固体物质25-35℃无氧风干，最终制得所需要的菌液饱和黑炭；2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A：按每100mL水加0.5-4.5g刺槐豆胶和1.5-3.5g有机碳源的加量，将刺槐豆胶和有机碳源加入到除氧去离子水中，置于加热器上加热至60-80℃，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至25-50℃，得到含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A；3)制备含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B：按每100mL水加0.5-2.0g纳米级零价金属和2.0-8.0g菌液饱和黑炭的加量，向步骤2)得到的胶状溶液A中加入预处理好的纳米级零价金属粉末和步骤1)制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至纳米级零价金属粉末与菌液饱和黑炭完全混匀，得到含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B待用；4)交联反应：利用蠕动泵，泵出口软管处接2-8号医用注射器针头，将步骤3中得到的胶状悬浊液B以3-7mL/min的速度滴入到含1.5-4.5％质量含量的CaCl的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150-250r/min搅拌交联反应2-6h，然后将交联液放置于2-6℃冰箱内加固6-24h；5)延时交联反应：将步骤4)中加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5-1.0％的NaSO溶液中延时交联反应2-6h，滤去NaSO溶液，所得微球用质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水清洗2-3遍，室温自然风干，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂，并置于厌氧环境中保存备用。 2.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述异化铁还原菌是一种具有异化铁还原脱卤能力的细菌；所述具有异化铁还原脱卤能力的细菌即异化铁还原菌为希瓦氏菌。 3.如权利要求2所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述希瓦氏菌为ShewanellaputrefaciensCN32、ShewanellapiezotoleransWP3或ShewanellaoneidensisMR-1。 4.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和所述步骤5)中所用的生理盐水是质量浓度为0.9％的生理盐水。 5.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述有机碳源为包括醋酸、草酸、苹果酸在内的低分子有机酸，以及包括木糖、果糖、麦芽糖在内的单糖或二聚糖。 6.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述纳米级零价金属为纳米零价铁、纳米零价锌或纳米零价铝。 7.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中黑炭对菌液的饱和吸附量为2.0×10-4.0×10cfu/g。 8.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3)制得的胶状悬浊液B中，菌液饱和黑炭的质量百分含量为2.0-8.0％，刺槐豆胶的质量百分含量为0.5-4.5％，纳米级零价金属的质量百分含量为0.5-2.0％，有机碳源的质量百分含量为1.5-3.5％。 9.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述缓释复合修复药剂的粒径为0.5-2.0mm。 10.一种根据权利要求1-9任一所述的方法制备得到的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。

说明书

技术领域

本发明属于污染土壤修复技术领域，涉及一种污染土壤修复药剂及其制备方法，特别涉及一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。

背景技术

持久性卤代烃(PHHs，如有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚等)被广泛应用于机械制造、电子元件清洗、化学化工和农业种植等过程中，具有“三致”(致癌、致畸、致突变)效应、难降解性、易迁移性和生物富集性，其一旦进入土壤环境，会对生态系统和人类健康造成严重危害。鉴于持久性卤代烃污染的广泛性和强危害性，该类污染物的控制和处理技术已成为环境治理领域的研究热点。

目前，常用于持久性卤代烃污染土壤修复的技术有投加具有吸附能力的多孔隙介质、具有化学还原能力的零价金属、促进土著微生物还原能力的有机碳源等物理、化学、生物方式，但这些方法都有其相应的局限性。如多孔隙介质只是将污染物进行简单富集和迁移，无法彻底去除；零价金属的作用时效短，易产生二次污染且会团聚氧化，导致反应活性下降；投加有机碳源处理方式的周期长，碳源释放量不易控制，处理效果不稳定。

近几年来，一些学者开始关注物理、化学、生物多方面联合处理污染物的技术，研究多种组分复合修复药剂的制备，以期弥补单一技术手段中存在的问题，达到协同作用，提高污染物的处理效果。这些研究中复合药剂的制备方法一般有：将零价金属、有机碳源、多孔隙介质、脱卤菌等有效组分进行简单混合，但有效组分间的有机结合较弱，协同强化作用不显著；用聚乙烯醇等包埋剂将有效组分物理包埋固定，但常用包埋剂存在机械强度差、缓释控能力弱、易造成二次污染等缺点，从而降低了复合材料的稳定性、有效性和实际应用性。

黑炭是生物质炭的一类，其具有丰富的孔隙结构，对有机污染物有很强的表面吸附作用，可作为一种环境友好的天然吸附材料，并且是负载菌株的有效载体。刺槐豆胶是刺槐树种子加工而成的植物子胶，其内部的羧基结构可通过二价阳离子(如Ca2+、Mg2+)的静电作用交联聚集形成凝胶微球，且其机械强度高、传质性能强、环境友好、抗酸碱和酶分解、价格低廉，是一种理想的新型药物缓释包埋剂。 Shewanella菌(希瓦氏菌)是自然界中一类广泛存在的异化铁还原菌，能以Fe(III) 为末端电子受体，通过酶促反应在细胞外将Fe(III)还原为Fe(II)，在此过程中微生物获得能量促进细胞生长。同时，最近的研究显示Shewanella菌在还原铁的过程中还能进一步脱氯降解四氯化碳等卤代烃。但目前利用黑炭作为吸附剂和载体，负载具有异化铁还原脱卤能力的微生物，并以刺槐豆胶作为包埋剂，制备适用于持久性卤代烃污染土壤的长效复合修复药剂还未见报道。

发明内容：

本发明的目的在于：针对目前土壤中持久性卤代烃污染严重，现有的修复药剂及修复方法去除效果不佳、作用时效短、稳定性差、易对环境造成二次污染等问题，提供一种具有长效强化修复效果的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。

本发明一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下：

(一)细菌种子液制备及原料预处理

细菌种子液制备：按每升生理盐水加0.1-1.0g微生物冻干粉末的加量，将微生物冻干粉末加入到质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水中进行溶解，制得细菌浓度为 0.1-1.0mg/mL的细菌种子液；所述微生物冻干粉末为异化铁还原菌的冻干粉末。

黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0-5.0％的HCl溶液浸泡12-24h，去离子水洗净；再用浓度为10-20g/L的NaOH浸泡12-24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水浸泡12-24h后，置于120-125℃湿热灭菌锅内灭菌15-30 min，烘干备用。

纳米级零价金属预处理：将10-100nm的零价金属粉末置于质量浓度为0.1-2.0％的HCl溶液中，酸化5-15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7-8，放置在厌氧箱内风干备用。

(二)缓释复合修复药剂的制备：

1)制备菌液饱和黑炭：按每升细菌种子液加10.0-1000.0g黑炭的加量，将预处理好的黑炭加入已经制备好的细菌浓度为0.1-1.0mg/mL的细菌种子液中，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100-200r/min振荡6-12h，滤去溶液后将固体物质 25-35℃无氧风干，最终制得所需要的菌液饱和黑炭；

2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A：按每100mL水加0.5-4.5g刺槐豆胶和1.5-3.5g有机碳源的加量，将刺槐豆胶和有机碳源加入到除氧去离子水中，置于加热器上加热至60-80℃，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至25-50℃，得到含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A；

3)制备含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液 B：按每100mL水加0.5-2.0g纳米级零价金属和2.0-8.0g菌液饱和黑炭的加量，向步骤2)得到的胶状溶液A中加入预处理好的纳米级零价金属粉末和步骤1)制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至纳米级零价金属粉末与菌液饱和黑炭完全混匀，得到含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B待用；

4)交联反应：利用蠕动泵，泵出口软管处接2-8号医用注射器针头，将步骤3 中得到的胶状悬浊液B以3-7mL/min的速度滴入到含1.5-4.5％质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150-250r/min搅拌交联反应2-6h，然后将交联液放置于2-6℃冰箱内加固6-24h；

5)延时交联反应：将步骤4)中加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5-1.0％的Na2SO4溶液中延时交联反应2-6h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为0.8-1.0％的生理盐水清洗2-3遍，室温自然风干，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂，并置于厌氧环境中保存备用。

所述异化铁还原菌是一种具有异化铁还原脱卤能力的细菌；所述具有异化铁还原脱卤能力的细菌即异化铁还原菌为Shewanella putrefaciens CN32、Shewanella piezotolerans WP3、Shewanella oneidensis MR-1等属于Shewanella(希瓦氏菌)菌属的细菌。

所述有机碳源为醋酸、草酸、苹果酸等低分子有机酸，以及木糖、果糖、麦芽糖等单糖或二聚糖。

所述纳米级零价金属为纳米零价铁、纳米零价锌、纳米零价铝等具有化学还原脱卤能力的纳米级零价金属。

所述步骤1)中，黑炭对菌液的饱和吸附量为2.0×106-4.0×109cfu/g。

所述步骤3)制得的胶状悬浊液B中，菌液饱和黑炭的质量百分含量优选为 2.0-8.0％，刺槐豆胶的质量百分含量优选为0.5-4.5％，纳米级零价金属的质量百分含量优选为0.5-2.0％，有机碳源的质量百分含量优选为1.5-3.5％。

所述复合修复药剂的粒径优选为0.5-2.0mm。

本发明按上述制备方法制备得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。

用本发明所述的缓释复合修复药剂处理土壤中持久性卤代烃的方法如下：

表层土壤原位翻耕撒施法：污染土壤预先进行翻耕，将一定量的缓释复合修复药剂直接撒施于翻耕后的土壤中，耙地混匀，并浇水保持一定含水量，最后在土壤表面覆盖保护层后，进行厌氧还原脱卤反应，达到原位长效去除表层土壤持久性卤代烃的目的。

在所述的表层土壤原位翻耕撒施法中，缓释复合修复药剂撒施量为污染土壤干重的0.05-1.5％，土壤的翻耕深度一般为25-40cm，缓释复合修复药剂撒施后土壤含水量调节到最大田间持水量的50-80％，土壤表面保护层为PVC膜或HDPE膜，用缓释复合修复药剂修复处理的时间优选为30-350d。

所述的持久性卤代烃为有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚等，以及它们的降解中间产物。

本发明的有益效果：

本发明利用吸附能力强的黑炭负载具有异化铁还原脱卤能力的微生物，并用传质性能高、缓释效果好的刺槐豆胶将负载微生物的黑炭与化学还原剂纳米级零价金属和微生物电子供体有机碳源进行包覆，交联形成机械强度大、结构稳定的微球颗粒。该修复药剂能利用黑炭良好的吸附性能、纳米级零价金属高效的化学还原性和功能微生物的异化铁还原脱卤能力，达到对持久性卤代烃污染土壤的物理、化学和生物协同强化修复效果，并具有作用周期长、结构稳定、成本低廉及环境友好等优势。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)复合修复药剂中的异化铁还原菌具有还原脱卤降解持久性卤代烃的能力，并且该菌对环境的适应能力强，易于存活，有助于提高复合修复药剂对持久性卤代烃的生物降解效率，同时，该菌为兼性厌氧菌，对药剂制备条件的要求不高；纳米级零价金属的比表面积和反应活性远大于微米级零价金属，对持久性卤代烃的化学还原脱氯降解效率更高；有机碳源作为微生物电子供体，可促进功能菌(异化铁还原菌)的还原脱卤活性。将上述有效组分通过包埋剂(刺槐豆胶)结合后，能实现持久性卤代烃污染土壤的物理、化学和生物协同强化修复，使目标污染物的去除效果更佳。

(2)与传统的微生物固定化方法相比，黑炭的吸附作用、有机碳源的供电子作用以及刺槐豆胶的包覆作用，为功能微生物(异化铁还原菌)提供了合适的生长环境，增强了其活性和抗外界干扰能力，有助于提高其降解持久性卤代烃的能力。

(3)与普通的生物质炭相比，黑炭具有更高的机械强度和更小的粒径，将黑炭作为基体材料，可以减轻凝胶型修复药剂在水中的溶胀破裂程度，增强其结构稳定性，有助于提高修复药剂的长效性。

(4)与传统的包埋剂相比，刺槐豆胶的传质性能强、机械强度高、抗酸碱和酶分解，能够控制药剂中有效组分缓慢释放，并使其与污染物充分接触，同时可进一步提高修复药剂的结构稳定性。此外，刺槐豆胶的包覆作用，解决了纳米级零价金属的团聚现象，并减缓了其氧化速度，从而提高了零价金属化学还原降解持久性卤代烃的效率。

(6)本发明中修复药剂的制备方法操作简单，原料经济易得，可大量生产，无二次污染，具有巨大的应用潜力，特别适用于高浓度或脱卤功能微生物贫乏的持久性卤代烃污染土壤修复。

附图说明

图1是修复药剂施加量对土壤中DDT处理效果的影响关系图；

图2是负载不同功能菌种对修复药剂处理表层土壤中七氯效果的影响关系图；

图3是不同DDT浓度对修复药剂处理表层土壤中DDT效果的影响关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容做进一步说明，使本发明的目的和效果更加明显，而非用于限制本发明。本发明的权利保护范围应由权利要求书来限定。

以下实施例中均为质量百分含量或质量浓度。

实施例1：

一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下：

(一)细菌种子液制备及原料预处理

细菌种子液制备：用5L质量浓度为0.9％的生理盐水溶解0.5g Shewanella putrefaciens CN32希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度为0.1mg/mL的Shewanella putrefaciens CN32细菌种子液。

黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0％的HCl溶液浸泡12h，去离子水洗净；再用浓度为10g/L的NaOH浸泡12h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.9％的生理盐水浸泡12h后，置于121℃湿热灭菌锅内灭菌15-30min，烘干备用。

纳米零价铁预处理：将10nm的零价铁粉末置于质量浓度为0.1％的HCl溶液中，酸化5min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7，放置在厌氧箱内风干备用。

(二)缓释复合修复药剂的制备：

1)菌液饱和黑炭制备：将10g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一)制得的1L细菌种子液中(细菌浓度为0.1mg/mL)，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100r/min振荡6h，滤去溶液后将固体物质25℃无氧风干，最终制得饱和吸附量为2.0×106cfu/g的菌液饱和黑炭；

2)称取0.5g的刺槐豆胶及1.5g苹果酸加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器上加热至60℃，并用机械搅拌机100r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至25℃得到含刺槐豆胶和苹果酸的胶状溶液A；

3)向胶状溶液A中加入0.5g步骤(一)预处理好的纳米零价铁及2.0g步骤1) 制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100r/min持续搅拌，直至纳米零价铁和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含0.5％刺槐豆胶、1.5％苹果酸、0.5％纳米零价铁和2.0％菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用；

4)利用蠕动泵(泵出口软管处接2号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以3 mL/min的速度滴入到含1.5％质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150r/min搅拌交联2h，然后将交联液放置于2℃冰箱内加固6h；

5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5％的Na2SO4溶液中延时交联2h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为0.9％的生理盐水清洗3遍，室温自然风干，得到粒径0.5mm的缓释复合修复药剂OZBB-1。

实施例2：

一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下：

(一)细菌种子液制备及原料预处理

细菌种子液制备：用5L质量浓度为0.8％的生理盐水溶解2.5g的Shewanella piezotolerans WP3希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度为0.5mg/mL的Shewanella piezotolerans WP3细菌种子液。

黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为3.0％的HCl溶液浸泡16h，去离子水洗净；再用浓度为15g/L的NaOH浸泡16h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8％的生理盐水浸泡16h后，置于125℃湿热灭菌锅内灭菌20min，烘干备用。

纳米零价铝预处理：将50nm的纳米零价铝粉末置于质量浓度为1.0％的HCl溶液中，酸化10min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7.5，放置在厌氧箱内风干备用。

(二)复合修复药剂制备：

1)菌液饱和黑炭制备：将100.0g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一) 制得的1L细菌种子液中(细菌浓度为0.5mg/mL)，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中150r/min振荡8h，滤去溶液后将固体物质30℃无氧风干，最终制得饱和吸附量为5.0×108cfu/g的菌液饱和黑炭；

2)称取3.0g刺槐豆胶及2.5g醋酸加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器上加热至70℃，并用机械搅拌机150r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至35℃得到含刺槐豆胶和醋酸的胶状溶液A；

3)向胶状溶液A中加入1.0g步骤(一)预处理好的纳米零价铝及4.0g步骤1) 制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机150r/min持续搅拌，直至纳米零价铝和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含3.0％刺槐豆胶、2.5％醋酸、1.0％纳米零价铝和4.0％菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用；

4)利用蠕动泵(泵出口软管处接4号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以5 mL/min的速度滴入到含2.5％质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温200r/min搅拌交联4h，然后将交联液放置于4℃冰箱内加固12h；

5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.7％的Na2SO4溶液中延时交联4h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为0.8％的生理盐水清洗2遍，室温自然风干，得到粒径1.0mm的缓释复合修复药剂OZBB-2。

实施例3：

一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下：

(一)细菌种子液制备及原料预处理

细菌种子液制备：用5L质量浓度为1.0％的生理盐水溶解5.0g的Shewanella oneidensis MR-1希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度为1.0mg/mL的Shewanella oneidensis MR-1细菌种子液。

黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为5.0％的HCl溶液浸泡24h，去离子水洗净；再用浓度为20g/L的NaOH浸泡24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为1.0％的生理盐水浸泡24h后，置于120℃湿热灭菌锅内灭菌30min，烘干备用。

纳米零价锌预处理：将100nm的纳米零价锌粉末置于质量浓度为2.0％的HCl 溶液中，酸化15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为8，放置在厌氧箱内风干备用。

(二)缓释复合修复药剂的制备：

1)菌液饱和黑炭制备：将1000.0g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一) 制得的1L细菌种子液中(细菌浓度为1.0mg/mL)，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中200r/min振荡12h，滤去溶液后将固体物质35℃无氧风干，最终制得饱和吸附量为4.0×109cfu/g的菌液饱和黑炭；

2)称取4.5g刺槐豆胶及3.5g果糖加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器上加热至80℃，并用机械搅拌机250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至50℃得到含刺槐豆胶和果糖的胶状溶液A；

3)向胶状溶液A中加入2.0g步骤(一)预处理好的纳米零价锌及8.0g步骤1) 制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机250r/min持续搅拌，直至纳米零价锌和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含4.5％刺槐豆胶、3.5％果糖、2.0％纳米零价锌和8.0％菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用；

4)利用蠕动泵(泵出口软管处接8号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以7 mL/min的速度滴入到含4.5％质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温250r/min搅拌交联6h，然后将交联液放置于6℃冰箱内加固24h；

5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为1.0％的Na2SO4溶液中延时交联6h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为1.0％的生理盐水清洗3遍，室温自然风干，得到粒径2.0mm的缓释复合修复药剂OZBB-3。

实施例4：

研究修复药剂施加量对药剂处理表层土壤持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下：

基本按实施例1的步骤制备得到缓释复合修复药剂OZBB-4，不同之处在于：步骤(二)之步骤3)所得胶状悬浊液B中刺槐豆胶、苹果酸、纳米零价铁和菌液饱和黑炭的质量百分含量分别为4.0％、3.0％、2.0％和6.0％。

分别称取滴滴涕(DDT)污染土壤5g置于四个150mL具塞玻璃培养瓶中(污染土壤中DDT浓度为1.5mg/kg)，分别按土壤干重的0.05％、0.2％、0.8％、1.5％投加修复药剂OZBB-4。将修复药剂与污染土壤充分混匀，混合体系在25℃人工气候箱中培养50d，期间维持土壤含水率在70％最大田间持水量，培养结束后取土样测定其中DDT的残留浓度，并计算去除率，结果如图1所示。由图1可知，随着修复药剂施加量的增加，土壤中DDT的去除率不断增加，施加量为1.5％时去除率达到81.7％，但在现场使用过程中应结合制备和使用成本等因素确定修复药剂的最佳施加量。

实施例5：

研究黑炭负载不同功能菌种对药剂处理表层土壤中持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下：

基本按实施例3的步骤制备缓释复合修复药剂，不同之处在于：黑炭所负载的功能菌种分别为Shewanella putrefaciens CN32、Shewanella piezotolerans WP3和 Shewanella oneidensis MR-1，分别得到缓释复合修复药剂OZBB-C、OZBB-W和OZBB-M。

分别称取七氯污染土壤10g置于四个250mL具塞玻璃培养瓶中(污染土壤中七氯浓度为5.0mg/kg)，按土壤干重的1.0％分别将修复药剂OZBB-C、OZBB-W和 OZBB-M加入污染土壤中。将修复药剂与土壤充分混匀，混合体系在25℃人工气候箱中培养60d，期间维持土壤含水率在80％最大田间持水量，培养结束后取土样测定其中七氯的残留浓度，并计算去除率，结果如图2所示。由图2可知，负载 Shewanella putrefaciens CN32菌的OZBB-C对七氯的去除效果最好，60d时去除率达到89.6％，负载Shewanella piezotolerans WP3菌的OZBB-W效果次之(83.6％)，负载Shewanella oneidensis MR-1菌的OZBB-M效果较差(76.1％)。

实施例6：

研究污染物不同浓度对药剂处理表层土壤中持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下：

按实施例3的制备方法制得缓释复合修复药剂OZBB-3。

分别称取含0.5、2.0、6.0、15.0mg/kg DDT的污染土壤20g置于四个100mL 具塞玻璃培养瓶中，按照污染土壤干重的1.5％分别施加修复药剂OZBB-3。将修复药剂与土壤充分混匀，混合体系在25℃人工气候箱中培养90d，期间维持土壤含水率在70％最大田间持水量，培养结束后取土样测定其中DDT的残留浓度，并计算去除率，结果如图3所示。由图3可知，处理90d后修复药剂对土壤中不同浓度的DDT均有明显的去除效果(89.6-90.5％)，且土壤中不同浓度DDT的去除率没有显著差异，说明该复合修复药剂对低、中和高浓度DDT污染土壤治理的适用性均较为理想。

实施例7：

将实施例4中制备的缓释复合修复药剂OZBB-4应用于六六六污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下：

污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为25cm，按污染土壤干重的0.05％准备修复药剂OZBB-4的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-4撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的50％，并在土壤表面覆盖PVC膜，处理30d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中六六六的去除率均大于79％，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-4应用于六六六污染表层土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。

实施例8：

将实施例5中制备的缓释复合修复药剂OZBB-W应用于四氯联苯污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下：

污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为30cm，按污染土壤干重的0.7％准备修复药剂OZBB-W的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-W撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的60％，并在土壤表面覆盖HDPE膜，处理180d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中四氯联苯的去除率均大于88％，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-W应用于四氯联苯污染表层土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。

实施例9：

将实施例5中制备的缓释复合修复药剂OZBB-C应用于四溴联苯醚污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下：

污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为40cm，按污染土壤干重的1.5％准备修复药剂OZBB-C的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-C撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的80％，并在土壤表面覆盖HDPE膜，处理350d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中四氯联苯的去除率均大于95％，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-C应用于四溴联苯醚污染表层土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。

资源描述

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810399648.9 (22)申请日 2018.04.28 (71)申请人上海市环境科学研究院地址 200233 上海市徐汇区钦州路508号申请人华东理工大学 (72)发明人孟梁汪华林吉昌铃杨洁张施阳 (74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司 31002 代理人王洁 (51)Int.Cl. C09K 17/40(2006.01) B09C 1/08(2006.01) B09C 1/10(2006.01) A01B 79/00(2006.01) (54)。

2、发明名称一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法 (57)摘要本发明公开了一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。制备方法包括1)制备菌液饱和黑炭； 2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A； 3)制备含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B； 4)交联反应2-6h； 5)延时交联反应2- 6h，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。本发明制备的缓释复合修复药剂能利用黑炭良好的吸附性能、纳米级零价金属高效的化学还原性和功能微生物的异化铁还原脱卤能力，达到对持久性卤代烃污染土壤的。

3、物理、化学和生物协同强化修复效果，并具有作用周期长、结构稳定、成本低廉及环境友好等优势。权利要求书2页说明书8页附图2页 CN 108690625 A 2018.10.23 CN 108690625 A 1.一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行： (一)细菌种子液制备及原料预处理细菌种子液制备：按每升生理盐水加0.1-1.0g微生物冻干粉末的加量，将微生物冻干粉末加入到质量浓度为0.8-1.0的生理盐水中进行溶解，制得细菌浓度为0.1-1.0mg/mL 的细菌种子液；所述微生物冻干粉末为异化铁还原菌的冻干粉末；。

4、黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0-5.0的HCl溶液浸泡12-24h，去离子水洗净；再用浓度为10-20g/L的NaOH浸泡12-24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8-1.0的生理盐水浸泡12-24h后，置于120-125湿热灭菌锅内灭菌15-30min，烘干备用；纳米级零价金属预处理：将10-100nm的零价金属粉末置于质量浓度为0.1-2.0的HCl 溶液中，酸化5-15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7-8，放置在厌氧箱内风干备用； (二)缓释复合修复药剂的制备： 1)制备菌液饱和黑炭：按每升细菌种子液加10.0-1000.0g黑炭的加量。

5、，将预处理好的黑炭加入已经制备好的细菌浓度为0.1-1.0mg/mL的细菌种子液中，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100-200r/min振荡6-12h，滤去溶液后将固体物质25-35无氧风干，最终制得所需要的菌液饱和黑炭； 2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A：按每100mL水加0.5-4.5g刺槐豆胶和1.5- 3.5g有机碳源的加量，将刺槐豆胶和有机碳源加入到除氧去离子水中，置于加热器上加热至60-80，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至25-50，得到含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A； 3)制备含刺槐。

6、豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B：按每 100mL水加0.5-2.0g纳米级零价金属和2.0-8.0g菌液饱和黑炭的加量，向步骤2)得到的胶状溶液A中加入预处理好的纳米级零价金属粉末和步骤1)制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至纳米级零价金属粉末与菌液饱和黑炭完全混匀，得到含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B待用； 4)交联反应：利用蠕动泵，泵出口软管处接2-8号医用注射器针头，将步骤3中得到的胶状悬浊液B以3-7mL/min的速度滴入到含1.5-4.5质量含量的CaCl2。

7、的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150-250r/min搅拌交联反应2-6h，然后将交联液放置于2-6冰箱内加固6-24h； 5)延时交联反应：将步骤4)中加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5-1.0的Na2SO4溶液中延时交联反应2-6h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为 0.8-1.0的生理盐水清洗2-3遍，室温自然风干，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂，并置于厌氧环境中保存备用。 2.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述异化铁还原菌是一种具有异化铁。

8、还原脱卤能力的细菌；所述具有异化铁还原脱卤能力的细菌即异化铁还原菌为希瓦氏菌。 3.如权利要求2所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述希瓦氏菌为Shewanella putrefaciens CN32、 Shewanella piezotolerans WP3或Shewanella oneidensis MR-1。权利要求书 1/2 页 2 CN 108690625 A 2 4.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和所述步骤5)中所用的生理盐水是质量浓度为0.9的生理盐水。。

9、 5.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述有机碳源为包括醋酸、草酸、苹果酸在内的低分子有机酸，以及包括木糖、果糖、麦芽糖在内的单糖或二聚糖。 6.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述纳米级零价金属为纳米零价铁、纳米零价锌或纳米零价铝。 7.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中黑炭对菌液的饱和吸附量为2.0106-4.0109cfu/g。 8.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复。

10、合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3)制得的胶状悬浊液B中，菌液饱和黑炭的质量百分含量为2.0- 8.0，刺槐豆胶的质量百分含量为0.5-4.5，纳米级零价金属的质量百分含量为0.5- 2.0，有机碳源的质量百分含量为1.5-3.5。 9.如权利要求1所述的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，其特征在于，所述缓释复合修复药剂的粒径为0.5-2.0mm。 10.一种根据权利要求1-9任一所述的方法制备得到的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。权利要求书 2/2 页 3 CN 108690625 A 3 一种用于处理土壤中持久性卤代烃的。

11、缓释复合修复药剂及其制备方法技术领域 0001 本发明属于污染土壤修复技术领域，涉及一种污染土壤修复药剂及其制备方法，特别涉及一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。背景技术 0002 持久性卤代烃(PHHs，如有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚等)被广泛应用于机械制造、电子元件清洗、化学化工和农业种植等过程中，具有 “三致” (致癌、致畸、致突变)效应、难降解性、易迁移性和生物富集性，其一旦进入土壤环境，会对生态系统和人类健康造成严重危害。鉴于持久性卤代烃污染的广泛性和强危害性，该类污染物的控制和处理技术已成为环境治理领域的研。

12、究热点。 0003 目前，常用于持久性卤代烃污染土壤修复的技术有投加具有吸附能力的多孔隙介质、具有化学还原能力的零价金属、促进土著微生物还原能力的有机碳源等物理、化学、生物方式，但这些方法都有其相应的局限性。如多孔隙介质只是将污染物进行简单富集和迁移，无法彻底去除；零价金属的作用时效短，易产生二次污染且会团聚氧化，导致反应活性下降；投加有机碳源处理方式的周期长，碳源释放量不易控制，处理效果不稳定。 0004 近几年来，一些学者开始关注物理、化学、生物多方面联合处理污染物的技术，研究多种组分复合修复药剂的制备，以期弥补单一技术手段中存在的问题，达。

13、到协同作用，提高污染物的处理效果。这些研究中复合药剂的制备方法一般有：将零价金属、有机碳源、多孔隙介质、脱卤菌等有效组分进行简单混合，但有效组分间的有机结合较弱，协同强化作用不显著；用聚乙烯醇等包埋剂将有效组分物理包埋固定，但常用包埋剂存在机械强度差、缓释控能力弱、易造成二次污染等缺点，从而降低了复合材料的稳定性、有效性和实际应用性。 0005 黑炭是生物质炭的一类，其具有丰富的孔隙结构，对有机污染物有很强的表面吸附作用，可作为一种环境友好的天然吸附材料，并且是负载菌株的有效载体。刺槐豆胶是刺槐树种子加工而成的植物子胶，其内部的羧基结构可通。

14、过二价阳离子(如Ca2+、 Mg2+)的静电作用交联聚集形成凝胶微球，且其机械强度高、传质性能强、环境友好、抗酸碱和酶分解、价格低廉，是一种理想的新型药物缓释包埋剂。 Shewanella菌(希瓦氏菌)是自然界中一类广泛存在的异化铁还原菌，能以Fe(III) 为末端电子受体，通过酶促反应在细胞外将Fe(III) 还原为Fe(II) ，在此过程中微生物获得能量促进细胞生长。同时，最近的研究显示 Shewanella菌在还原铁的过程中还能进一步脱氯降解四氯化碳等卤代烃。但目前利用黑炭作为吸附剂和载体，负载具有异化铁还原脱卤能力的微生物，并以刺槐豆胶作为包埋剂，。

15、制备适用于持久性卤代烃污染土壤的长效复合修复药剂还未见报道。发明内容： 0006 本发明的目的在于：针对目前土壤中持久性卤代烃污染严重，现有的修复药剂及说明书 1/8 页 4 CN 108690625 A 4 修复方法去除效果不佳、作用时效短、稳定性差、易对环境造成二次污染等问题，提供一种具有长效强化修复效果的用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂及其制备方法。 0007 本发明一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下： 0008 (一)细菌种子液制备及原料预处理 0009 细菌种子液制备：按每升生理盐水加0.1-1.0g微生物冻干。

16、粉末的加量，将微生物冻干粉末加入到质量浓度为0.8-1.0的生理盐水中进行溶解，制得细菌浓度为 0.1- 1.0mg/mL的细菌种子液；所述微生物冻干粉末为异化铁还原菌的冻干粉末。 0010 黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0-5.0的HCl溶液浸泡12-24h，去离子水洗净；再用浓度为10-20g/L的NaOH浸泡12-24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8-1.0 的生理盐水浸泡12-24h后，置于120-125湿热灭菌锅内灭菌15-30 min，烘干备用。 0011 纳米级零价金属预处理：将10-100nm的零价金属粉末置于质量浓度为0.1-2.0 的H。

17、Cl溶液中，酸化5-15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7-8，放置在厌氧箱内风干备用。 0012 (二)缓释复合修复药剂的制备： 0013 1)制备菌液饱和黑炭：按每升细菌种子液加10.0-1000.0g黑炭的加量，将预处理好的黑炭加入已经制备好的细菌浓度为0.1-1.0mg/mL的细菌种子液中，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100-200r/min振荡6-12h，滤去溶液后将固体物质 25-35无氧风干，最终制得所需要的菌液饱和黑炭； 0014 2)制备含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A：按每100mL水加0.5-4.5g刺槐豆胶和 1.5-3.5g有机碳源。

18、的加量，将刺槐豆胶和有机碳源加入到除氧去离子水中，置于加热器上加热至60-80，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至25-50，得到含刺槐豆胶和有机碳源的胶状溶液A； 0015 3)制备含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液 B：按每100mL水加0.5-2.0g纳米级零价金属和2.0-8.0g菌液饱和黑炭的加量，向步骤2)得到的胶状溶液A中加入预处理好的纳米级零价金属粉末和步骤1)制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100-250r/min持续搅拌，直至纳米级零价金属粉末与菌液饱和黑炭完全混匀，。

19、得到含刺槐豆胶、有机碳源、纳米级零价金属和菌液饱和黑炭的胶状悬浊液B待用； 0016 4)交联反应：利用蠕动泵，泵出口软管处接2-8号医用注射器针头，将步骤3 中得到的胶状悬浊液B以3-7mL/min的速度滴入到含1.5-4.5质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150-250r/min搅拌交联反应2-6h，然后将交联液放置于2-6 冰箱内加固6-24h； 0017 5)延时交联反应：将步骤4)中加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5-1.0的Na2SO4溶液中延时交联反应2-6h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度。

20、为0.8-1.0的生理盐水清洗2-3遍，室温自然风干，得到一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂，并置于厌氧环境中保存备用。 0018 所述异化铁还原菌是一种具有异化铁还原脱卤能力的细菌；所述具有异化铁还原脱卤能力的细菌即异化铁还原菌为Shewanella putrefaciens CN32、 Shewanella 说明书 2/8 页 5 CN 108690625 A 5 piezotolerans WP3、 Shewanella oneidensis MR-1等属于Shewanella(希瓦氏菌)菌属的细菌。 0019 所述有机碳源为醋酸、草酸、苹果酸等低分子有机。

21、酸，以及木糖、果糖、麦芽糖等单糖或二聚糖。 0020 所述纳米级零价金属为纳米零价铁、纳米零价锌、纳米零价铝等具有化学还原脱卤能力的纳米级零价金属。 0021 所述步骤1)中，黑炭对菌液的饱和吸附量为2.0106-4.0109cfu/g。 0022 所述步骤3)制得的胶状悬浊液B中，菌液饱和黑炭的质量百分含量优选为 2.0- 8.0，刺槐豆胶的质量百分含量优选为0.5-4.5，纳米级零价金属的质量百分含量优选为0.5-2.0，有机碳源的质量百分含量优选为1.5-3.5。 0023 所述复合修复药剂的粒径优选为0.5-2.0mm。 0024 本发明按上述制备方法制备得到。

22、一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂。 0025 用本发明所述的缓释复合修复药剂处理土壤中持久性卤代烃的方法如下： 0026 表层土壤原位翻耕撒施法：污染土壤预先进行翻耕，将一定量的缓释复合修复药剂直接撒施于翻耕后的土壤中，耙地混匀，并浇水保持一定含水量，最后在土壤表面覆盖保护层后，进行厌氧还原脱卤反应，达到原位长效去除表层土壤持久性卤代烃的目的。 0027 在所述的表层土壤原位翻耕撒施法中，缓释复合修复药剂撒施量为污染土壤干重的0.05-1.5，土壤的翻耕深度一般为25-40cm，缓释复合修复药剂撒施后土壤含水量调节到最大田间持水量的50-80，土。

23、壤表面保护层为PVC膜或HDPE膜，用缓释复合修复药剂修复处理的时间优选为30-350d。 0028 所述的持久性卤代烃为有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚等，以及它们的降解中间产物。 0029 本发明的有益效果： 0030 本发明利用吸附能力强的黑炭负载具有异化铁还原脱卤能力的微生物，并用传质性能高、缓释效果好的刺槐豆胶将负载微生物的黑炭与化学还原剂纳米级零价金属和微生物电子供体有机碳源进行包覆，交联形成机械强度大、结构稳定的微球颗粒。该修复药剂能利用黑炭良好的吸附性能、纳米级零价金属高效的化学还原性和功能微生物的异化铁还原脱卤能力，达到对持久性卤代烃污染土壤。

24、的物理、化学和生物协同强化修复效果，并具有作用周期长、结构稳定、成本低廉及环境友好等优势。 0031 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 0032 (1)复合修复药剂中的异化铁还原菌具有还原脱卤降解持久性卤代烃的能力，并且该菌对环境的适应能力强，易于存活，有助于提高复合修复药剂对持久性卤代烃的生物降解效率，同时，该菌为兼性厌氧菌，对药剂制备条件的要求不高；纳米级零价金属的比表面积和反应活性远大于微米级零价金属，对持久性卤代烃的化学还原脱氯降解效率更高；有机碳源作为微生物电子供体，可促进功能菌(异化铁还原菌)的还原脱卤活性。将上述有效组分通过包埋剂(刺。

25、槐豆胶)结合后，能实现持久性卤代烃污染土壤的物理、化学和生物协同强化修复，使目标污染物的去除效果更佳。 0033 (2)与传统的微生物固定化方法相比，黑炭的吸附作用、有机碳源的供电子作用以说明书 3/8 页 6 CN 108690625 A 6 及刺槐豆胶的包覆作用，为功能微生物(异化铁还原菌)提供了合适的生长环境，增强了其活性和抗外界干扰能力，有助于提高其降解持久性卤代烃的能力。 0034 (3)与普通的生物质炭相比，黑炭具有更高的机械强度和更小的粒径，将黑炭作为基体材料，可以减轻凝胶型修复药剂在水中的溶胀破裂程度，增强其结构稳定性，有助于提高修复药剂的长。

26、效性。 0035 (4)与传统的包埋剂相比，刺槐豆胶的传质性能强、机械强度高、抗酸碱和酶分解，能够控制药剂中有效组分缓慢释放，并使其与污染物充分接触，同时可进一步提高修复药剂的结构稳定性。此外，刺槐豆胶的包覆作用，解决了纳米级零价金属的团聚现象，并减缓了其氧化速度，从而提高了零价金属化学还原降解持久性卤代烃的效率。 0036 (6)本发明中修复药剂的制备方法操作简单，原料经济易得，可大量生产，无二次污染，具有巨大的应用潜力，特别适用于高浓度或脱卤功能微生物贫乏的持久性卤代烃污染土壤修复。附图说明 0037 图1是修复药剂施加量对土壤中DDT处理效果的影。

27、响关系图； 0038 图2是负载不同功能菌种对修复药剂处理表层土壤中七氯效果的影响关系图； 0039 图3是不同DDT浓度对修复药剂处理表层土壤中DDT效果的影响关系图。具体实施方式 0040 下面结合具体实施例对本发明的内容做进一步说明，使本发明的目的和效果更加明显，而非用于限制本发明。本发明的权利保护范围应由权利要求书来限定。 0041 以下实施例中均为质量百分含量或质量浓度。 0042 实施例1： 0043 一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下： 0044 (一)细菌种子液制备及原料预处理 0045 细菌种子液制备：用5L质量浓度为0 .9的。

28、生理盐水溶解0 .5g Shewanella putrefaciens CN32希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度为0 .1mg/mL的Shewanella putrefaciens CN32细菌种子液。 0046 黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为1.0的HCl溶液浸泡12h，去离子水洗净；再用浓度为10g/L的NaOH浸泡12h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.9的生理盐水浸泡12h 后，置于121湿热灭菌锅内灭菌15-30min，烘干备用。 0047 纳米零价铁预处理：将10nm的零价铁粉末置于质量浓度为0.1的HCl溶液中，酸化5min，取出后用去离子水冲洗至pH值。

29、为7，放置在厌氧箱内风干备用。 0048 (二)缓释复合修复药剂的制备： 0049 1)菌液饱和黑炭制备：将10g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一)制得的1L 细菌种子液中(细菌浓度为0.1mg/mL)，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中100r/min振荡 6h，滤去溶液后将固体物质25无氧风干，最终制得饱和吸附量为2.0106cfu/g的菌液饱和黑炭； 0050 2)称取0.5g的刺槐豆胶及1.5g苹果酸加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器说明书 4/8 页 7 CN 108690625 A 7 上加热至60，并用机械搅拌机100r/min持续搅拌，直至刺槐豆。

30、胶完全溶解并混匀，冷却至 25得到含刺槐豆胶和苹果酸的胶状溶液A； 0051 3)向胶状溶液A中加入0.5g步骤(一)预处理好的纳米零价铁及2.0g步骤1) 制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机100r/min持续搅拌，直至纳米零价铁和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含0.5刺槐豆胶、 1.5苹果酸、 0.5纳米零价铁和2.0菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用； 0052 4)利用蠕动泵(泵出口软管处接2号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以3 mL/min 的速度滴入到含1.5质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温150r/ min搅拌交联2h，然后。

31、将交联液放置于2冰箱内加固6h； 0053 5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.5的Na2SO4溶液中延时交联2h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为0.9的生理盐水清洗3遍，室温自然风干，得到粒径0.5mm的缓释复合修复药剂OZBB-1。 0054 实施例2： 0055 一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下： 0056 (一)细菌种子液制备及原料预处理 0057 细菌种子液制备：用5L质量浓度为0.8的生理盐水溶解2.5g的Shewanella piezotolerans WP3希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度。

32、为0 .5mg/mL的Shewanella piezotolerans WP3细菌种子液。 0058 黑炭预处理：黑炭先用质量浓度为3.0的HCl溶液浸泡16h，去离子水洗净；再用浓度为15g/L的NaOH浸泡16h，去离子水洗净；最后用质量浓度为0.8的生理盐水浸泡16h 后，置于125湿热灭菌锅内灭菌20min，烘干备用。 0059 纳米零价铝预处理：将50nm的纳米零价铝粉末置于质量浓度为1.0的HCl溶液中，酸化10min，取出后用去离子水冲洗至pH值为7.5，放置在厌氧箱内风干备用。 0060 (二)复合修复药剂制备： 0061 1)菌液饱和黑炭制备：将1。

33、00.0g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一) 制得的1L细菌种子液中(细菌浓度为0.5mg/mL)，将上述混合悬浊液置于振荡培养箱中150r/min 振荡8h，滤去溶液后将固体物质30无氧风干，最终制得饱和吸附量为5.0108cfu/g的菌液饱和黑炭； 0062 2)称取3.0g刺槐豆胶及2.5g醋酸加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器上加热至70，并用机械搅拌机150r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至35 得到含刺槐豆胶和醋酸的胶状溶液A； 0063 3)向胶状溶液A中加入1.0g步骤(一)预处理好的纳米零价铝及4.0g步骤1) 制得的菌。

34、液饱和黑炭，并用机械搅拌机150r/min持续搅拌，直至纳米零价铝和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含3.0刺槐豆胶、 2.5醋酸、 1.0纳米零价铝和4.0菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用； 0064 4)利用蠕动泵(泵出口软管处接4号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以5 mL/min 的速度滴入到含2.5质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温200r/ min搅拌交联4h，然后将交联液放置于4冰箱内加固12h； 0065 5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为0.7的Na2SO4溶液说明书 5/8 页 8 CN 108690。

35、625 A 8 中延时交联4h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为0.8的生理盐水清洗2遍，室温自然风干，得到粒径1.0mm的缓释复合修复药剂OZBB-2。 0066 实施例3： 0067 一种用于处理土壤中持久性卤代烃的缓释复合修复药剂的制备方法，步骤如下： 0068 (一)细菌种子液制备及原料预处理 0069 细菌种子液制备：用5L质量浓度为1.0的生理盐水溶解5.0g的Shewanella oneidensis MR-1希瓦氏菌冻干粉末，制得细菌浓度为1.0mg/mL的Shewanella oneidensis MR-1细菌种子液。 0070 黑炭预处理：黑炭先。

36、用质量浓度为5.0的HCl溶液浸泡24h，去离子水洗净；再用浓度为20g/L的NaOH浸泡24h，去离子水洗净；最后用质量浓度为1.0的生理盐水浸泡24h 后，置于120湿热灭菌锅内灭菌30min，烘干备用。 0071 纳米零价锌预处理：将100nm的纳米零价锌粉末置于质量浓度为2.0的HCl 溶液中，酸化15min，取出后用去离子水冲洗至pH值为8，放置在厌氧箱内风干备用。 0072 (二)缓释复合修复药剂的制备： 0073 1)菌液饱和黑炭制备：将1000.0g步骤(一)预处理好的黑炭加入由步骤(一) 制得的1L细菌种子液中(细菌浓度为1.0mg/mL)，将上。

37、述混合悬浊液置于振荡培养箱中200r/min 振荡12h，滤去溶液后将固体物质35无氧风干，最终制得饱和吸附量为4.0109cfu/g的菌液饱和黑炭； 0074 2)称取4.5g刺槐豆胶及3.5g果糖加入到100mL除氧去离子水中，置于加热器上加热至80，并用机械搅拌机250r/min持续搅拌，直至刺槐豆胶完全溶解并混匀，冷却至50 得到含刺槐豆胶和果糖的胶状溶液A； 0075 3)向胶状溶液A中加入2.0g步骤(一)预处理好的纳米零价锌及8.0g步骤1) 制得的菌液饱和黑炭，并用机械搅拌机250r/min持续搅拌，直至纳米零价锌和菌液饱和黑炭完全混匀，得到含4.5刺。

38、槐豆胶、 3.5果糖、 2.0纳米零价锌和8.0菌液饱和黑炭(均为质量百分含量)的胶状悬浊液B待用； 0076 4)利用蠕动泵(泵出口软管处接8号医用注射器针头)将胶状悬浊液B以7 mL/min 的速度滴入到含4.5质量含量的CaCl2的饱和硼酸溶液中，并置于机械搅拌器室温250r/ min搅拌交联6h，然后将交联液放置于6冰箱内加固24h； 0077 5)将加固后的交联液过滤，得到的凝胶微球转移至质量浓度为1.0的Na2SO4溶液中延时交联6h，滤去Na2SO4溶液，所得微球用质量浓度为1.0的生理盐水清洗3遍，室温自然风干，得到粒径2.0mm的缓释复合修复药剂OZBB-。

39、3。 0078 实施例4： 0079 研究修复药剂施加量对药剂处理表层土壤持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下： 0080 基本按实施例1的步骤制备得到缓释复合修复药剂OZBB-4，不同之处在于：步骤 (二)之步骤3)所得胶状悬浊液B中刺槐豆胶、苹果酸、纳米零价铁和菌液饱和黑炭的质量百分含量分别为4.0、 3.0、 2.0和6.0。 0081 分别称取滴滴涕(DDT)污染土壤5g置于四个150mL具塞玻璃培养瓶中(污染土壤中 DDT浓度为1.5mg/kg)，分别按土壤干重的0.05、 0.2、 0.8、 1.5投加修复药剂OZBB- 说明书 6/8 页 9 CN 1086906。

40、25 A 9 4。将修复药剂与污染土壤充分混匀，混合体系在25人工气候箱中培养50d，期间维持土壤含水率在70最大田间持水量，培养结束后取土样测定其中DDT的残留浓度，并计算去除率，结果如图1所示。由图1可知，随着修复药剂施加量的增加，土壤中DDT的去除率不断增加，施加量为1.5时去除率达到81.7，但在现场使用过程中应结合制备和使用成本等因素确定修复药剂的最佳施加量。 0082 实施例5： 0083 研究黑炭负载不同功能菌种对药剂处理表层土壤中持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下： 0084 基本按实施例3的步骤制备缓释复合修复药剂，不同之处在于：黑炭所。

41、负载的功能菌种分别为Shewanella putrefaciens CN32、 Shewanella piezotolerans WP3和 Shewanella oneidensis MR-1，分别得到缓释复合修复药剂OZBB-C、 OZBB-W和OZBB-M。 0085 分别称取七氯污染土壤10g置于四个250mL具塞玻璃培养瓶中(污染土壤中七氯浓度为5.0mg/kg)，按土壤干重的1.0分别将修复药剂OZBB-C、 OZBB-W和 OZBB-M加入污染土壤中。将修复药剂与土壤充分混匀，混合体系在25人工气候箱中培养60d，期间维持土壤含水率在80最大田间持水量，培养结束。

42、后取土样测定其中七氯的残留浓度，并计算去除率，结果如图2所示。由图2可知，负载 Shewanella putrefaciens CN32菌的OZBB-C对七氯的去除效果最好， 60d时去除率达到89.6，负载Shewanella piezotolerans WP3菌的 OZBB-W效果次之(83.6)，负载Shewanella oneidensis MR-1菌的OZBB-M效果较差 (76.1)。 0086 实施例6： 0087 研究污染物不同浓度对药剂处理表层土壤中持久性卤代烃效果的影响，具体步骤如下： 0088 按实施例3的制备方法制得缓释复合修复药剂OZBB-3。 0。

43、089 分别称取含0.5、 2.0、 6.0、 15.0mg/kg DDT的污染土壤20g置于四个100mL 具塞玻璃培养瓶中，按照污染土壤干重的1.5分别施加修复药剂OZBB-3。将修复药剂与土壤充分混匀，混合体系在25人工气候箱中培养90d，期间维持土壤含水率在70最大田间持水量，培养结束后取土样测定其中DDT的残留浓度，并计算去除率，结果如图3所示。由图3可知，处理90d后修复药剂对土壤中不同浓度的DDT均有明显的去除效果(89.6-90.5)，且土壤中不同浓度DDT的去除率没有显著差异，说明该复合修复药剂对低、中和高浓度DDT污染土壤治理的适用性均较。

44、为理想。 0090 实施例7： 0091 将实施例4中制备的缓释复合修复药剂OZBB-4应用于六六六污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下： 0092 污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为25cm，按污染土壤干重的0.05准备修复药剂OZBB-4的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-4撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的50，并在土壤表面覆盖PVC膜，处理30d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中六六六的去除率均大于79，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-4应用于六六六污染表层。

45、土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。说明书 7/8 页 10 CN 108690625 A 10 0093 实施例8： 0094 将实施例5中制备的缓释复合修复药剂OZBB-W应用于四氯联苯污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下： 0095 污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为30cm，按污染土壤干重的0.7准备修复药剂 OZBB-W的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-W撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的60，并在土壤表面覆盖HDPE膜，处理180d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中四氯联苯的去除率均。

46、大于 88，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-W应用于四氯联苯污染表层土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。 0096 实施例9： 0097 将实施例5中制备的缓释复合修复药剂OZBB-C应用于四溴联苯醚污染表层土壤的原位翻耕撒施修复中，具体步骤如下： 0098 污染土壤预先进行翻耕，翻耕深度为40cm，按污染土壤干重的1.5准备修复药剂 OZBB-C的施加量，将准备好的修复药剂OZBB-C撒施于翻耕后土壤中，耙地混匀，浇水保持土壤含水率为田间持水量的80，并在土壤表面覆盖HDPE膜，处理350d后测定不同采样点土壤中污染物浓度并计算去除率，结果表明所有采样点土壤中四氯联苯的去除率均大于 95，且残留浓度均未见超标，可以认为将缓释复合修复药剂OZBB-C应用于四溴联苯醚污染表层土壤的原位翻耕撒施修复是成功的。说明书 8/8 页 11 CN 108690625 A 11 图1 图2 说明书附图 1/2 页 12 CN 108690625 A 12 图3 说明书附图 2/2 页 13 CN 108690625 A 13 。

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