天然植物油菜秸稈與內(nèi)生菌聯(lián)合修復(fù)鎘污染廢水的研究.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，如電池制造業(yè)、采掘業(yè)、涂料生產(chǎn)、冶煉、金屬電鍍和彈藥生產(chǎn)等，重金屬污染變得日益嚴(yán)重。其中，鎘可通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)累積，并嚴(yán)重的損害人體的骨骼和腎臟等被認(rèn)為是最有毒的一種重金屬。并在“致癌物第九年度報(bào)告(2000)”上被列為“人類致癌物質(zhì)”。因此，去除環(huán)境中的潛在鎘危害顯得尤為重要。近年來(lái)，重金屬的植物吸附、微生物修復(fù)等新技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而，天然植物吸附劑在高效去除廢水中重金屬離子的同時(shí)，也可引入新的污染，

2、如COD、BOD、TOC、顏色等。另一方面，由于重金屬毒性、極端pH、以及生長(zhǎng)過(guò)程中不斷需要的各種能源物質(zhì)等，被接種到污染水體的微生物在水體中的生長(zhǎng)受到較大抑制，從而影響它的重金屬修復(fù)效果。本研究將植物吸附與微生物修復(fù)聯(lián)合作用，兩步處理鎘污染廢水。
　　在第一階段，油菜秸稈吸附作用時(shí)，首先對(duì)pH、接觸時(shí)間、劑量等因素進(jìn)行探討。在最佳反應(yīng)條件，其對(duì)鎘初始濃度為11.24-78.68mg/L的廢水，一次去除率為81.63-87.54％

3、。該過(guò)程符合Langmuir吸附等溫模型，即該吸附劑對(duì)鎘離子的吸附為單層吸附，吸附位點(diǎn)是均質(zhì)確定的，最大吸附量為32.26 mg/g。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)油菜秸稈表面存在的羧基、氨基、巰基、羥基等化學(xué)基團(tuán)在鎘的生物吸附中起關(guān)鍵作用。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)模型擬合結(jié)果表明反應(yīng)過(guò)程與準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型更為吻合。這也說(shuō)明油菜秸稈對(duì)鎘的吸附動(dòng)力主要是受化學(xué)作用即化學(xué)吸附和離子交換控制。經(jīng)過(guò)四次吸附/脫附循環(huán)，SEM顯微鏡掃描圖表明油菜

4、秸稈表面結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有明顯差異，且吸附劑的吸附能力還可以保持原來(lái)的80％以上。
　　在第二階段，將通過(guò)最小抑制濃度實(shí)驗(yàn)篩選得到的13株具有良好鎘耐受性的特殊菌株接種于經(jīng)第一步預(yù)處理的廢水中。其中LKR02表現(xiàn)出最好的鎘修復(fù)能力，經(jīng)兩步處理后，廢水中總鎘的去除率高達(dá)96.31-99.76％。另外還可以去除經(jīng)第一步油菜秸稈處理后引入的COD(97.57％)、顏色(91.93％)。16S rDNA分析鑒定表明LKR02屬于節(jié)桿菌屬，并與氧

5、化節(jié)桿菌有100％的同源性。濃度為44.96 mg/L的鎘污染廢水對(duì)LKR02菌株的生長(zhǎng)影響較少，只延長(zhǎng)其處于停滯期的時(shí)間，對(duì)其達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定期幾乎無(wú)影響，生物量降低29.65％。該菌株對(duì)溶液中鎘離子的去除與其生長(zhǎng)曲線相一致。在pH范圍為6-8，LKR02生長(zhǎng)良好并表現(xiàn)出穩(wěn)定的鎘離子去除能力；當(dāng)pH升高到9時(shí)，其對(duì)鎘離子的提取能力減少到前者的一半，這主要是因?yàn)檩^高pH改變了細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響了其對(duì)鎘離子的吸收能力。
　　初始鎘濃度

6、為4.725、8.850、14.525mg/L的廢水中，經(jīng)由細(xì)胞壁表面吸附和通過(guò)代謝驅(qū)動(dòng)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)郊?xì)菌細(xì)胞內(nèi)貯存的鎘含量分別為65.29％、67.43％、68.86％and34.71％、32.57％、31.14％等。本研究結(jié)果表明，分離于鎘超累積植物龍葵根部的LKR02有非常好的重金屬鎘耐受性及良好的胞內(nèi)積聚重金屬離子的能力。
　　本工作基于植物材料吸附劑和微生物在重金屬的生物修復(fù)中的不足和優(yōu)勢(shì)。首次提出油菜秸稈與內(nèi)生菌聯(lián)合作用處