一種油汙染環境生物修復用親油肥料及製備方法
2023-05-13 19:10:36 1
專利名稱：一種油汙染環境生物修復用親油肥料及製備方法
技術領域：
本發明涉及石油汙染環境治理技術領域，具體涉及一種生物修復用親油肥料及製備方法。該肥料與石油汙染物接觸後，能夠使油膜形成細小油滴並聚集，而親油肥料附著與油滴外圍，提供石油降解菌生長所需要的氮、磷源，可以顯著提高生物修復效果。
背景技術：
隨著石油工業的迅速發展，石油對環境的破壞也越來越引起人們的重視。尤其對於海洋環境，層出不窮的各類石油洩漏事故對海洋的生態系統造成了嚴重危害，制約人類社會和環境的可持續發展。石油汙染的生物修復技術被認為是石油汙染治理最為有效的途徑之一，具有高效、經濟和無二次汙染等優點。生物修復法是一種環境友好的治理技術，它主要是通過人工採取措施來利用生物的代謝活動，促進石油汙染物的自然生物降解，從而去除或消除環境汙染。目前，應用生物修復石油汙染所具有的潛在優勢得到了廣泛認可，其應用前景看好，正受到世界各國的普遍重視，相關研究也十分活躍。生物修復過程一般包括生物促進和生物強化兩種途徑。生物強化是指通過添加能夠降解石油的微生物；生物促進是指通過添加N、P等營養刺激汙染環境中的土著石油降解菌的生長以達到降解石油汙染物的目的。石油汙染環境中本身就存在能降解石油的微生物，而且石油一旦洩露，還能刺激石油降解微生物的生長和繁殖，石油中含有微生物能利用的大量碳源，但是N、P等營養的缺乏往往是影響細菌生長繁殖的主要原因，實驗室和現場的研究均表明添加N、P等營養能有效促進石油的生物降解。由於天然水體(海洋、湖泊、地下水等)是一個開放的環境，利用水溶性營養鹽作為N、P營養生物修復石油汙染往往容易被周圍水體稀釋或是潮汐和海浪衝刷而流失。同時，無機營養鹽(尤其是氨)的投加也容易導致富營養化。利用親油性的N、P等營養克服了水溶性肥料容易流失的缺點，由於石油汙染物的降解往往發生在油水交界面，添加的親油肥料能夠將營養鹽溶解在油相中，在油水界面提供營養鹽促進微生物的生長和代謝，而不需要增加水相中營養鹽，同時也避免了由於無機營養鹽的投加而導致的富營養化。目前，用於油汙染環境生物修復用親油肥料主要是固體狀的，例如朱生風等人發明的油汙染環境生物修復用親油肥料，不適用於水體特別是海洋、湖泊等大面積水域的生物修復。而利用含氮、磷水溶液、卵磷脂、醇及油酸，按一定比例混合形成油包水微乳體系，製備親油肥料，能將氮、磷包裹在油相內層，與石油汙染物接觸後，能夠使油膜形成細小油滴並聚集，而親油肥料附著於油滴外圍，提供石油降解菌生長所需要的氮、磷源，可以顯著提高生物修復效果。
發明內容
本發明旨在提供一種石油汙染環境生物修復用親油肥料及製備方法。該肥料與石、油汙染物接觸後，能夠使油膜形成細小油滴並聚集，而親油肥料附著與油滴外圍，提供石油降解菌生長所需要的氮、磷源，可以顯著提高生物修復效果。採用對環境無危害的氮、磷源，能夠很快被微生物降解，不會對環境造成二次汙染。本發明提供一種石油汙染環境生物修復用親油肥料及製備方法。該肥料中的各組分的比例(質量比)如下卵磷脂3 10%醇類10 50%含氮、磷水溶液10 30%油酸5 25%其氮、磷含量(質量比)如下氮含量13 16%磷含量1% 5%所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的含氮、磷水溶液可以是尿素等有機營養劑和硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽(KNO3、NaNO3、NH4NO3、K2HPO4、MgNH4PO4、Ca (H2PO4) 2、Na5P3O10)等無機營養鹽中的一種或是幾種組合。所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的磷脂可以是大豆卵磷月旨、蛋黃卵磷脂等。所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的醇類可以是乙醇、異丙醇、正丁醇等可作為助乳化劑和溶解卵磷脂的醇類。
本發明製備上述油汙染環境生物修復用親油肥料的方法步驟如下按比例將卵磷脂與醇類混合後加熱和超聲溶解，加入一定量的油酸和氮磷溶液，渦旋振蕩，然後靜置左右平衡，形成油包水型微乳，即得產品，密封保存。所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是可單獨使用也可與石油降解微生物共同作用於原油、柴油、汽油等油汙染的環境。所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是生物修復的油汙染環境可以是海洋、湖泊、地下水、溼地、土壤、海灘等。本發明與已有技術相比，具有如下顯著特徵(I)親油肥料的組分採用的是對環境無害且易被微生物利用的氮、磷源及助乳化齊U，不對環境造成二次汙染。(2)親油肥料採用有機物尿素及磷脂作為氮、磷源時，其僅能被能降解石油的微生物利用。(3)親油肥料能附著於油上，同時能使油膜形成小油滴而聚集，能有效的消除油膜，提高石油汙染物的生物可利用性。(4)親油肥料為液體狀，而且密度低於水的密度，所以不僅可以用於土壤、海灘、地下水等環境的石油汙染的生物修復，還可以利用於湖泊、海洋等開放環境。(5)實驗室模擬及現場實驗均表明，親油肥料單獨或與石油降解菌一起使用能夠顯著地促進石油汙染的生物修復。
圖I親油肥料附著於油並使油膜形成小油滴而聚集的效果圖(A :加親油肥料B 不加親油肥料)。圖2親油肥料與柴油不同比例條件下的柴油降解率。圖3親油肥料中不同的卵磷脂/乙醇質量比值(Km值)條件下的柴油降解率。
具體實施例方式以下結合具體實施例，進一步闡明本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件。實施例I以尿素為氮源的親油肥料的製備按照質量比(Km值)為I : 2製備大豆卵磷脂與助乳化劑的混合物，75°C加熱IOmin,渦旋混合2min，超聲溶解IOmin後，按照3 7的質量比稱取油酸與該混合物2g，渦旋15min混合均勻。加入600 μ I尿素飽和溶液,潤旋混合IOmin,然後靜置30min左右至平衡，至形成油包水型微乳。密封保存即得產品。實施例2將親油肥料加至油汙染海水中顯微鏡觀察油狀態取50ml海水樣品於150ml的錐形瓶中，分別加入O. 5ml柴油，一瓶加入實施例I中製備的未油肥料100 μ I,另一瓶不加，冋時在IOOrpm轉速下振湯12h後,取樣品在顯微鏡下觀察，在放大100倍情況下，柴油狀態如圖I所示，親油肥料使油膜形成小油滴而聚集，同時附著於油上。實施例3親油肥料對菌株降解柴油的促進將四株從石油汙染海水中分離獲得的柴油降解菌在LB培養基中過夜培養後，收集菌體，接種至裝有50ml海水樣品的150ml錐形瓶中，分別加入O. 5ml柴油，一瓶加入實施例I中製備的親油肥料ΙΟΟμ 1，另一瓶不加，於搖床中30°C，180rpm培養4d後，測得柴油降解率。在不加親油肥料的情況下柴油降解率僅為8%，而加親油肥料條件下的柴油降解率達到 64%。實施例4親油肥料與柴油不同比例對柴油降解的促進將四株從石油汙染海水中分離獲得的柴油降解菌在LB培養基中過夜培養後，收集菌體，接種至50ml滅菌海水中，加入O. 5ml柴油後，分別加入25、50、75、100、150、200 μ I實施例I中製備的親油肥料，於搖床中30°C，180rpm培養4d後，測得柴油降解率如圖2所
/Jn ο實施例5不同Km值的親油肥料對柴油降解的促進按照質量比(Km值)為I : 2、1 1、2 1、3 I製備大豆卵磷脂與助乳化劑乙醇的混合物，75°C加熱lOmin，渦旋混合2min，超聲溶解IOmin後，按照3 7的質量比稱取油酸與該混合物2g,置於西林瓶中，渦旋15min混合均勻。加入600 μ I尿素飽和溶液渦旋混合lOmin，然後靜置30min左右至平衡，製成不同Km值的親油肥料。將四株從石油汙染 海水中分離獲得的柴油降解菌在LB培養基中過夜培養後，收集菌體，接種至50ml滅菌海水中，加入O. 5ml柴油後，分別加入75 μ I不同Km值的親油肥料，於搖床中30°C，180rpm培養4d後，測得柴油降解率如圖3所示。本發明提出的油汙染環境生物修復用親油肥料及製備方法，本領域技術人員可通過借鑑本文，明顯能不脫離本發明內容、精神和範圍內，適當改變原料、工藝等來實現本產 品。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動，都被視為在本發明精神、範圍和內容中。
權利要求
1.一種油汙染環境生物修復用親油肥料，組分為卵磷脂、油酸、氮磷溶液及醇類。其特徵是各組分的比例(質量比)如下 卵磷脂:3 20% 醇類10 50% 氮磷水溶液10 30% 油酸5 25% ； 其氮、磷總含量(質量比)如下 氮含量10 20% 磷含量1% 8%。
2.如權利要求I所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的含氮、磷水溶液可以是尿素等有機營養劑或硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽(KN03、NaN03、NH4N03、K2HPO4,MgNH4PO4, Ca (H2PO4) 2、Na5P3O10)等無機營養鹽中的一種或是幾種組合。
3.如權利要求I所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的卵磷脂可以是大豆卵磷脂或蛋黃卵磷脂等磷脂。
4.如權利要求I所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是所述的醇類可以是乙醇、異丙醇或正丁醇等可作為助乳化劑和溶解磷脂的醇類。
5.一種權利要求I的油汙染環境生物修復用親油肥料的製備方法，其特徵是步驟如下 按比例將卵磷脂與醇類混合後加熱和超聲溶解，加入一定量的油酸和氮磷溶液，渦旋振蕩，然後靜置左右平衡，形成油包水型微乳，即得產品，密封保存。
6.如權利要求I所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是可單獨使用也可與石油降解微生物共同作用於原油、柴油、汽油等油汙染的環境。
7.如權利要求I所述的油汙染環境生物修復用親油肥料，其特徵是生物修復的油汙染環境可以是海洋、湖泊、地下水、溼地、土壤、海灘等。
全文摘要
本發明涉及石油汙染環境治理技術領域，具體涉及一種生物修復用親油肥料及製備方法。親油肥料的組成為卵磷脂、油酸、氮磷溶液及醇類組成。具體製備方法為，按比例將卵磷脂與醇類混合後加熱超聲溶解，加入一定量的油酸和氮磷溶液，渦旋振蕩至形成油包水型微乳，即得產品，密封保存。該親油肥料與石油汙染物接觸後，能夠使石油汙染物形成細小油滴並聚集，親油肥料附著於油滴上，提供石油降解微生物生長所需要的氮、磷源，可以顯著提高生物修復效果。
文檔編號C05G3/04GK102718597SQ201210186489
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者何穎, 侯登勇, 劉瓊, 張建國, 沈先榮, 王慶蓉, 羅群 申請人:中國人民解放軍海軍醫學研究所