CNTs在Shewanella oneidensis MR-1包埋體系還原污染物中的作用.pdf

1、固定化微生物技術(shù)具有反應(yīng)易于控制、穩(wěn)定性強、污泥產(chǎn)生量少、良好保持菌活性、能夠去除高濃度有機物及難降解物質(zhì)等優(yōu)點，且固定化的微生物因其更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及對環(huán)境變化的抵抗能力使連續(xù)、穩(wěn)定的生物還原過程成為可能，因而是一種有潛力的污染物去除方法。但是，由于電子轉(zhuǎn)移受到包埋載體的限制，該生物還原過程的效率受到限制。在本論文中，我們改進了微生物包埋技術(shù)，將具有良好導(dǎo)電性能的碳納米管(CNTs)與包埋劑海藻酸鈉(AL)凝膠混合，包埋Shewan

2、ella oneidensis MR-1，將得到的AL/CNTs/MR-1小球用于污染物的還原。Cr(Ⅵ)、甲基橙、硝基苯分別作為典型的重金屬和具有不同還原途徑的有機污染物被用作降解對象來探索這種方法的有效性。研究發(fā)現(xiàn)CNTs顯著促進S.oneidensis MR-1對Cr(Ⅵ)、甲基橙、硝基苯的生物還原過程;我們結(jié)合電化學(xué)方法、生物技術(shù)等手段研究了CNTs在這個體系中的作用機理。該研究獲得以下主要結(jié)果:
　　 (1)在還原無機

3、污染物Cr(Ⅵ)的過程中，AL/CNTs/MR-1小球?qū)r(Ⅵ)的還原明顯快于AL/M-1小球，這說明CNTs的加入加快了Cr(Ⅵ)到可溶性Cr(Ⅲ)的還原過程。電化學(xué)實驗證實了CNTs是通過促進電子傳遞而加速了Cr(Ⅵ)的還原。
　　 (2)試驗表明，AL/CNTs/MR-1小球還原Cr(Ⅵ)的最適MWCNTs摻雜濃度、溫度及pH分別為0.5％、30℃、6.0～7.0; CNTs的加入可以促進Cr(Ⅵ)的還原速率，且該包埋體

4、系的最優(yōu)降解條件與細胞的生長條件基本一致。這說明，環(huán)境因素主要是通過影響細胞的生理活性來影響該包埋體系的降解速率。
　　 (3)在胞外還原有機污染物甲基橙的過程中，在海藻酸鈉/MR-1包埋體系中摻雜0.5％(w/v)的CNTs后，甲基橙的還原速率增大了43％;由于S.oneidensisMR-1主要通過胞外還原過程降解甲基橙，且MtrA-MtrB-MtrC途徑是其主要電子傳遞途徑，因此，在這一過程中CNTs把S.oneidens

5、is MR-1從胞內(nèi)傳遞到OmcA/MtrC上的電子傳遞給甲基橙，起到了類似于電子穿梭體的作用。
　　 (4)在部分胞內(nèi)還原有機污染物硝基苯的過程中，在海藻酸鈉/MR-1包埋體系中摻雜0.5％(w/v)的CNTs后，硝基苯的還原速率增大了約80％。加入CNTs包埋MR-1之后， OmcA/MtrC電子傳遞通路在硝基苯的降解中起作用，進一步證明CNTs可以接受OmeA/MtrC上的電子并將其傳遞到污染物上，在污染物還原中起到了類似