【摘 要】
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铬及其化合物在工业中的广泛应用,造成了日益严峻的环境和生态污染,因此,如何经济、合理、有效的处理含铬废水成为环保领域现阶段的研究重点和热点。相对于传统的物理化学法,
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铬及其化合物在工业中的广泛应用,造成了日益严峻的环境和生态污染,因此,如何经济、合理、有效的处理含铬废水成为环保领域现阶段的研究重点和热点。相对于传统的物理化学法,利用微生物将高毒易溶的Cr(Ⅵ)还原为低毒不溶的Cr(Ⅲ)被认为是一种经济、绿色的修复途径,但其转化周期长,处理效率低。已有研究表明,氧化还原介体可加快电子传递从而提高生物反应转化速率,但现有研究涉及的介体种类较单一,且缺乏介体调控重金属转化机理的指导。故本课题筛选了一株高效Cr(Ⅵ)还原菌,构建水溶性/非水溶性介体催化强化Cr(Ⅵ)生物还原的研究体系,对反应特性及其机理开展系统研究,并得出以下结论:选取制革厂鞣革车间排水渠底泥为菌源,筛选了一株高效具有醌呼吸特性的Cr(Ⅵ)还原菌CR1,经生态学观察、生理生化特性考察和分子生物学分析,鉴定菌CR1属于Mangrovibacterplantisponsor菌;该菌具有较高的Cr(Ⅵ)耐受性,对K2CrO4的最小抑菌浓度(MIC)高达32mmol/Lol/L;当存在0.16mmol/Lol/L的AQS时,CR1菌对Cr(Ⅵ)的还原效率比对照组提高了 6.8倍;当碳源和微生物同时存在的条件下,AQS可作为CR1菌呼吸链的电子受体被还原成氢醌状态。投加五种水溶性介体(蒽醌-1-磺酸钠,蒽醌-1,5-二磺酸钠,蒽醌-2-磺酸钠(AQS),蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS),蒽醌-2,7-二磺酸钠)的体系和空白体系的Cr(Ⅵ)去除率分别为28.2%、20.3%、98%、42.0%、25.4%和18.7%,其中AQS体系比空白体系提高了约80%,为最优介体;25-50℃的温度范围内,Cr(Ⅵ)的还原速率随温度的变化满足反应动力学方程lnk=-7662.9/T+26.759,活化能Ea为63.71kJ/mol;分析五种醌的循环伏安特性可知,AQS的氧化还原可逆性最强,故其加速Cr(Ⅵ)还原效果最好。投加六种非水溶性介体(蒽醌,1-氯蒽醌,2-氯蒽醌,1,5-二氯蒽醌,1,8-二氯蒽醌,1,4,5,8-四氯蒽醌)的体系和空白体系的Cr(Ⅵ)去除率分别为55%、90%、76%、70%、50%、19%和15%,其中1-氯蒽醌体系比空白体系提高了 5倍,为最优介体;1-氯蒽醌浓度在0-0.036mol/L范围内时,Cr(Ⅵ)还原速率v与之呈一次线性关系v=3.68+200.78C1-氯蒽醌賴(R2=0.996);六次连续重复使用1-氯蒽醌小球,体系的Cr(Ⅵ)去除率均保持在75%左右,加速效果稳定;1-氯蒽醌体系ORP较空白电位高300mV左右,且其氧化还原可逆性较好,故其加速Cr(Ⅵ)还原效果最好。
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