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微生物吸附法因其高效性、安全性和经济性等优点,已成为水体放射性铀污染修复的研究重点。本研究在调研和实验工作中选择一株对铀具有高耐受性的细菌Stenotrophomonassp.CICC23833,并对其生长特性、铀吸附行为及铀吸附机理进行了研究,取得了以下主要研究成果:
(1)细菌Stenotrophomonassp.CICC23833对铀具有较强的耐受能力。环境pH值、振荡转速对细菌的生长代谢影响较大,在初始铀浓度为50mg/L条件下,其最佳生长条件为:pH5~8、温度30~40℃、转速250rpm。
(2)在提供营养物质的条件下,Stenotrophomonassp.CICC23833对铀具有较好的吸附能力,其吸附效率与初始铀浓度、pH、LB培养基灭菌时长等因素相关;细菌对铀的最佳吸附条件为:pH5~7、温度25~35℃、接种量10%,该条件下细菌对铀的吸附率能达到97%以上。共存阳离子Al3+、Fe2+和Fe3+会对细菌的生长和铀吸附产生抑制作用,其中影响最大的为Al3+。
(3)溶液pH对菌体吸附铀的影响较大,其最佳吸附条件为:pH6、温度35~40℃,该条件下菌密度为0.2g/L时,菌体对铀的吸附容量可达198.9mg/g(干重)。体系中随着菌体浓度的增大,铀吸附率从30.6%提升到72.2%;随着初始铀浓度的增大,铀吸附容量从43.3mg/g(干重)增加到392.6mg/g(干重)。
(4)细胞菌体与灭活菌体吸附铀的行为相似,吸附过程主要分为两个阶段,第一阶段为快速吸附,主要发生在前0.5h,该过程灭活菌体对铀的吸附量高于细胞菌体;第二阶段为缓慢吸附,吸附慢慢趋于平衡,平衡终点细胞菌体的吸附量高于灭活菌体。
(5)Freundlich方程能较好地描述细胞吸附铀的过程,表明菌体对铀的吸附是一个异质面吸附过程,除了细胞表面吸附可能还存在其他生物作用机制如胞内积累等。准二级动力学能较好地模拟整个生物吸附过程,表明菌体对铀的吸附能力依赖于菌体可用的活性位点、溶液中铀的浓度和性质等。
(6)利用SEM-EDS、TEM、XRD和XPS等表征手段研究Stenotrophomonassp.CICC23833对铀的吸附机理,结果显示吸附后细胞表面粗糙,堆积成团,细胞内出现了大量黑色颗粒,并且细菌的化学成分包括UO3、UOCl2、UO2Cl2、(UO2)2(P6O17)等物质,说明Stenotrophomonassp.CICC23833对铀可能存在静电吸附、螯合和胞内积累等作用。
(1)细菌Stenotrophomonassp.CICC23833对铀具有较强的耐受能力。环境pH值、振荡转速对细菌的生长代谢影响较大,在初始铀浓度为50mg/L条件下,其最佳生长条件为:pH5~8、温度30~40℃、转速250rpm。
(2)在提供营养物质的条件下,Stenotrophomonassp.CICC23833对铀具有较好的吸附能力,其吸附效率与初始铀浓度、pH、LB培养基灭菌时长等因素相关;细菌对铀的最佳吸附条件为:pH5~7、温度25~35℃、接种量10%,该条件下细菌对铀的吸附率能达到97%以上。共存阳离子Al3+、Fe2+和Fe3+会对细菌的生长和铀吸附产生抑制作用,其中影响最大的为Al3+。
(3)溶液pH对菌体吸附铀的影响较大,其最佳吸附条件为:pH6、温度35~40℃,该条件下菌密度为0.2g/L时,菌体对铀的吸附容量可达198.9mg/g(干重)。体系中随着菌体浓度的增大,铀吸附率从30.6%提升到72.2%;随着初始铀浓度的增大,铀吸附容量从43.3mg/g(干重)增加到392.6mg/g(干重)。
(4)细胞菌体与灭活菌体吸附铀的行为相似,吸附过程主要分为两个阶段,第一阶段为快速吸附,主要发生在前0.5h,该过程灭活菌体对铀的吸附量高于细胞菌体;第二阶段为缓慢吸附,吸附慢慢趋于平衡,平衡终点细胞菌体的吸附量高于灭活菌体。
(5)Freundlich方程能较好地描述细胞吸附铀的过程,表明菌体对铀的吸附是一个异质面吸附过程,除了细胞表面吸附可能还存在其他生物作用机制如胞内积累等。准二级动力学能较好地模拟整个生物吸附过程,表明菌体对铀的吸附能力依赖于菌体可用的活性位点、溶液中铀的浓度和性质等。
(6)利用SEM-EDS、TEM、XRD和XPS等表征手段研究Stenotrophomonassp.CICC23833对铀的吸附机理,结果显示吸附后细胞表面粗糙,堆积成团,细胞内出现了大量黑色颗粒,并且细菌的化学成分包括UO3、UOCl2、UO2Cl2、(UO2)2(P6O17)等物质,说明Stenotrophomonassp.CICC23833对铀可能存在静电吸附、螯合和胞内积累等作用。