Leucobacter spp.菌株Ch1还原高浓度Cr(Ⅵ)的研究

利用一株新分离Cr(Ⅵ)还原菌Leucobacter spp. Ch1进行高浓度Cr(Ⅵ)还原的研究.发现生长于Luria Broth培养基中的Leucobacter spp. Ch1最大能还原1800mg/LCr(Ⅵ),而休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液可以完全还原2100mg/L Cr(Ⅵ).扫描电镜观察到还原cr(Ⅵ)后的细菌末端黏附大团反应产物,电子顺磁共振分析确定产物的成分为Cr(Ⅲ).在分批加Cr(Ⅵ)还原实验中,休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液在1060min内还原了2368mg/L Cr(Ⅵ),重新加入的乳酸钠可以再次启动Cr(Ⅵ)的生物还原.结果表明,乳酸钠的存在是Leucobacter spp. Ch1还原Cr(Ⅵ)的必要条件,推测该物质在反应中起电子供体的作用.     

还原稳定剂配伍对铬污染土壤的稳定化效果

以某铬盐生产场地内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,探讨了多硫化钙(CPS)、硫酸亚铁(FeSO_4)、零价铁粉(Fe~0)、葡萄糖和淀粉单用或复配对土壤中六价铬(Cr(Ⅵ))含量和浸出毒性的影响。结果表明:添加质量比3%的CPS和FeSO_4对土壤Cr(Ⅵ)的还原率分别为81.5%和46.4%,而Fe~0无显著还原作用,但FeSO_4和Fe~0对Cr(Ⅵ)的稳定效率分别为95.2%和90.9%,明显高于CPS(83.0%);养护5 d时,CPS+FeSO_4对土壤Cr(Ⅵ)的还原率和稳定效率分别为99.8%和97.0%,但养护30 d时,其还原率和稳定效率分别显著降低1.3和8.0个百分点;与CPS+FeSO_4类似,CPS+Fe~0对土壤Cr(Ⅵ)的还原率随养护时间增加而显著降低,但其稳定效率并未随养护时间增加而显著降低;此外,与CPS-6相比,Fe~0参与的复配处理对土壤总Cr和Cr(Ⅵ)的稳定效率显著增加,均达到99.8%以上,浸出浓度均小于0.05 mg·L~(-1);有机碳源参与的复配处理的还原率和稳定效率均随养护时间的增加而增加,其中CPS+Fe~0+葡萄糖处理养护30 d时土壤Cr(Ⅵ)为0.24 mg·kg~(-1),总Cr和Cr(Ⅵ)浸出浓度均小于0.05 mg·L-1,满足《重金属污染场地土壤修复标准》(DB 43 1165-2016-T)要求。同等药剂添加比例下,还原稳定剂复配可以取长补短,提高药剂对土壤Cr(Ⅵ)的还原率和稳定效率。     

不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原 Cr(Ⅵ)的比较研究

为开发含Cr(Ⅵ)废水处理工艺提供必要资料,对不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原Cr(Ⅵ)进行了比较研究.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的还原不仅受pH、Fe(Ⅲ)或有机酸的起始浓度以及共存阳离子的影响,而且还与有机酸种类有关.低pH的酸性条件有利于cr(Ⅵ)的光化学还原,在pH 3.0条件下经3h后的还原率达89.9％,在pH 5.0经3h后其还原率为37.3％.Fe(Ⅲ)或有机酸起始浓度增高会促进Cr(Ⅵ)的还原,在pH3.0和Fe(Ⅲ)浓度高于Cr(Ⅵ)浓度条件下导致在3h后Cr(Ⅵ)的光化学还原率达100％.共存Al(Ⅲ)或Cu(Ⅱ)会抑制Cr(Ⅵ)的光化学还原.由Fe(Ⅲ)催化3种有机酸对Cr(Ⅵ)的光化学还原作用大小次序为:酒石酸＞柠檬酸＞苹果酸.还对不同条件影响Cr(Ⅵ)的光化学还原可能机制作了讨论.     

多硫化物原位修复地下水中六价铬污染柱实验模拟

以红壤和褐土为研究对象,以多硫化物为还原剂,在实验室通过土壤柱实验模拟研究了原位氧化还原控制墙技术(in situ redox manipulation, ISRM)还原固定化修复受Cr(Ⅵ)污染的土壤-地下水的过程。结果表明:红壤柱和褐土柱经多硫化物硫化后均具有良好的还原能力,但还原能力存在一定的差异。向硫化处理后的红壤和褐土柱持续通入10 mg·L~(-1) Cr(Ⅵ),观察到土柱分别在38PV (pore volume,孔隙体积)和22PV穿透,并最终在218PV和138PV左右,其完全丧失对Cr(Ⅵ)的还原能力。在土壤硫化过程及硫化土柱还原Cr(Ⅵ)的实验中观察到,系统的pH和氧化还原电位均发生了显著的变化。对实验结果进一步分析表明,经硫化处理后红壤和褐土的电子利用效率分别为23.0%和24.8%。基于柱实验研究结果,以多硫化物为还原剂采用ISRM技术修复受Cr(Ⅵ)污染的土壤-地下水系统是有效的。多硫化物的加入不仅可以有效去除孔隙水中的Cr(Ⅵ),而且通过在地下多孔介质中建立有效的还原区域,从而能够在一定时间内持续性地处理Cr(Ⅵ)。柱实验结果中所观察到的多硫化物实际添加量与理论值之间存在的偏差可能是由于土壤复杂性造成的。因此,采用ISRM技术现场修复应适当加入过量还原剂以保证实际修复效果。     

一株Brevibacillus sp.的原生质球的制备及其对Cr（Ⅵ）的还原吸附效果分析

利用优势菌生物系统的还原吸附作用去除水环境中的Cr（Ⅵ）是一种有前景的处理方法。为了进一步探究优势菌Brevibacillus sp.还原去除Cr（Ⅵ）的机理,利用正交试验得到酶法制备优势菌原生质球的最佳条件,分析原生质球对Cr（Ⅵ）的还原吸附效果。结果表明：酶解最佳条件为酶浓度0.1 mg/L,酶解时间30 min,酶解温度30℃。高渗环境下的优势菌原生质球对Cr（Ⅵ）和总Cr的去除效率分别为75.90%和63.82%,均高于完整菌株,而相对低渗环境下的原生质球,由于质膜破裂,对Cr（Ⅵ）和总Cr的还原吸附去除效率最低。结合Cr（Ⅵ）去除率高于总Cr去除率的现象可以推测,可再生原生质球对Cr（Ⅵ）的还原吸附过程是一个与其生理活性（透膜机制和代谢活性）相关的过程,且Cr（Ⅵ）的还原与吸附是两个联系非常紧密的反应。研究成果为进一步提高Cr（Ⅵ）还原去除效率奠定了理论基础。     

改性膨润土对废水中六价铬的吸附过程研究

以广西宁明膨润土为原料,利用微波干法制备钠化膨润土和有机膨润土,并用制备的改性膨润土对含Cr（Ⅵ）模拟废水进行吸附实验。结果表明,在pH=5．6（为废水初始pH）,加土量为2g／L,吸附时间为30min的条件下,有机膨润土对含50mg／L的Cr（Ⅵ）废水的去除率达95％。有机膨润土吸附Cr（Ⅵ）的机理主要为离子交换吸附及络合物沉淀吸附,钠化膨润土对Cr（Ⅵ）主要为表面吸附。     

铁-苹果酸配合物对高价铬的光还原处理

研究了Fe(Ⅲ)-苹果酸配合物体系对Cr(Ⅵ)的光还原处理,考察了光源、初始pH值、Fe(Ⅲ)、苹果酸盐和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对Cr(Ⅵ)光还原效率的影响。结果表明:光照条件下,铁-苹果酸配合物能有效实现对六价铬的光还原。pH=3时Cr(Ⅵ)的光还原处理效果最佳;Fe(Ⅲ)和苹果酸盐初始浓度的增加可提高Cr(Ⅵ)的光还原效率;光还原的初始速率随各组分浓度的增大而增大,Fe(Ⅲ)浓度是影响反应速率的主要因素;Fe(Ⅲ)-苹果酸盐配合物光解产生的Fe(Ⅱ)是Cr(Ⅵ)的主要还原剂。     

苍白杆菌还原Cr(Ⅵ)的最适条件及其豆渣培养基的优化

利用本实验室筛选的一株苍白杆菌进行还原Cr(Ⅵ)的实验,在LB培养中它对Cr(Ⅵ)具有很强的还原能力,其最适还原条件为pH 8,温度30℃,证明它是一种专性好氧偏碱性细菌.通过在豆渣培养基中培养,并对豆渣进行优化处理,证实苍白杆菌在优化后的豆渣培养基中对Cr(Ⅵ)具有良好的还原能力.这为利用苍白杆菌处理含铬工业废渣、废液提供了廉价的培养基和为其实现工程化提供了实验依据.     

初级基质对降解菌Pseudomonasputida共代谢苯扎贝特的影响

通过对3，5-二硝基水杨酸（DNS）法测定还原糖含量各影响因素的筛选，优化确定了显色时间8min，稳定时间10min，最佳波长490nm下进行吸光度测定的检测方法；分析分别以葡萄糖和麦芽糖作为外加碳源时，降解菌Pseudo—monasputidaB-31的生长情况和共代谢降解典型药物苯扎贝特（BZF）的过程。结果表明，降解菌只有在外加碳源的条件下才可正常生长，而且其在葡萄糖环境中生长得更好；拟合得到的葡萄糖、麦芽糖和BZF代谢动力学结果显示，葡萄糖对BZF去除的促进作用更为明显，同时从葡萄糖培养基中降解菌所提取的酶比活力要高于麦芽糖培养基，分析原因可能是葡萄糖所诱导的降解菌关键酶活力更强，而且还可能会产生不同的蛋白质点位。     

磁性海泡石吸附Cr（Ⅵ）特性及动力学

采用化学共沉淀法合成磁性海泡石,通过静态吸附实验研究磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附特性及其动力学。结果表明,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附在90 min内即可达到平衡;体系的初始pH是影响磁性海泡石吸附Cr（Ⅵ）性能的重要因素;当废水中Cr（Ⅵ）的初始浓度为50 mg/L时,磁性海泡石的适宜投加量为10 g/L;随反应温度的升高,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附量增加;温度为25、35和45℃时,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的饱和吸附量分别为3.32、3.72、4.08 mg/g;吸附动力学曲线可以用拟二级反应动力学模型拟合;内扩散和液膜扩散联合控制Cr（Ⅵ）在磁性海泡石上的吸附过程,其中内扩散的控速作用大于液膜扩散。     

污泥活性炭的表征及其对Cr（Ⅵ）的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料，采用磷酸活化一微波热解法制备得到污泥活性炭，并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（VarioELcube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT—IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征，探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验，考察了溶液初始pH，接触时间，初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响，并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明，pH越低吸附效果越好，吸附平衡时间为100h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型，30℃时最大吸附容量为27．55mg／g；吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2〉0．99）；污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。     

水体中常见无机阳离子对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响

选择了6种水体中常见的阳离子（Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、Al^3＋、Cu^2＋、Ni^2＋）,分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率的原因。结果表明：由于其不能捕获光生电子,Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋本身对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率影响不大;Al^3＋吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr（Ⅵ）之间的桥梁,促进了Cr（Ⅵ）的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu^2＋显著地促进了Cr（Ⅵ）的光催化还原,其主要原因是Cu^2＋捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu^2＋形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni^2＋未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr（Ⅵ）的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr（Ⅵ）光催化还原的促进作用依次为：Cu^2＋〉Al^3＋〉Ni^2＋〉Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋。     

李氏禾人工湿地净化Cr（Ⅵ）污染水体的性能研究

利用湿生铬超富集植物李氏禾构建的三段式波形潜流式人工湿地，研究了湿地系统对Cr（Ⅵ）污染水体的净化效果。结果显示，李氏禾湿地系统对Cr（Ⅵ）污染水体的净化效果明显好于无植物的对照。当进水Cr（Ⅵ）浓度为2．50mg／L时，李氏禾湿地系统出水Cr（Ⅵ）浓度显著低于对照，说明李氏禾在湿地系统净化Cr（Ⅵ）污染水体中发挥了重要的作用。当进水Cr（Ⅵ）浓度超标150倍（7．50mg／L）时，李氏禾湿地系统出水Cr（Ⅵ）浓度仍可达到国家地表水环境质量标准（0．05mg／L），表明李氏禾湿地系统具有很强的Cr（Ⅵ）污染净化能力。沿程Cr（Ⅵ）浓度的变化显示，湿地系统对Cr（Ⅵ）的去除效率随水流方向逐渐降低，Cr（Ⅵ）主要在湿地系统的前两个阶段被去除。     

Cr(VI) reduction into Cr(III) as a mechanism to explain the low sensitivity of Vibrio fischeri bioassay to detect chromium pollution

Vibrio fischeri bacteria, used as a biological target in either acute or chronic toxicity tests, display a low sensitivity to Cr(VI). This phenomenon could be due to the capacity of these bacteria to reduce Cr(VI) into Cr(III). This reducing capacity was found to depend on culture medium composition, pH value, incubation time and the presence of a carbon source. It also depends on the nature of the carbon source, glucose being more efficient than glycerol. This is probably related to differences in bacterial metabolism when given either glucose or glycerol. The thermostable Cr(VI)-reducing activity found in the supernatants of V. fischeri cultures grown on glucose suggests that, under these conditions, the bacteria release non-proteic reducing substances which have not been identified yet.     

一株Brevibacillus sp.的原生质球的制备及其对Cr(VI)的还原吸附效果分析

利用优势菌生物系统的还原吸附作用去除水环境中的Cr(VI)是一种有前景的处理方法。为了进一步探究优势菌Brevibacillus sp. 还原去除Cr(VI)的机理，利用正交试验得到酶法制备优势菌原生质球的最佳条件，分析原生质球对Cr(VI)的还原吸附效果。结果表明：酶解最佳条件为酶浓度0.1 mg/L，酶解时间30 min，酶解温度30℃。高渗环境下的优势菌原生质球对Cr(VI)和总Cr的去除效率分别为75.90%和63.82%，均高于完整菌株，而相对低渗环境下的原生质球，由于质膜破裂，对Cr(VI)和总Cr的还原吸附去除效率最低。结合Cr(VI)去除率高于总Cr去除率的现象可以推测，可再生原生质球对Cr(VI)的还原吸附过程是一个与其生理活性（透膜机制和代谢活性）相关的过程，且Cr(VI)的还原与吸附是两个联系非常紧密的反应。研究成果为进一步提高Cr(VI)还原去除效率奠定了理论基础。     

Effect of N-hydroxyethyl-ethylenediamine-triacetic acid (HEDTA) on Cr(VI) reduction by Fe(II)

The complexation of Fe(II) with organic ligand results in the decrease of redox potential, and enhances the reduction ability of Fe(II). An important example is the use of Fe(II)-organic complexes to accelerate Cr(VI) reduction. Dissolved O(2) and light can potentially affect Cr(VI) reduction; however, these two factors have not been adequately evaluated. A batch technique was used to investigate the Cr(VI) reduction as influenced by the light and dissolved O(2) using N-hydroxyethyl-ethylenediamine-triacetic acid (HEDTA) and Fe(II) solutions. The oxidation of Fe(II) by dissolved O(2) was rapid in the presence of HEDTA at low pH; nonetheless, the oxidation proceeded slowly when HEDTA was absent. Although Cr(VI) could be reduced by free Fe(II) at low pH, the reaction was considerably slower than that of systems involving HEDTA. The enhancement of Cr(VI) reduction by Fe(II) in the presence of high concentrations of HEDTA was achieved as a result of two processes. First, HEDTA acted as a ligand for expediting electron transfer between Fe(II) and Cr(VI). Secondly, HEDTA served as a reductant for Cr(VI) under illumination.     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

“氧化镁/活性炭”新型吸附剂的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附研究

以氯化镁和造纸草浆黑液为原料,采用物理活化法制得＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂,其比表面积（BET）为388.96 m2/g、总孔容积为0.40 mL/g。测定了这种吸附剂对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量、初始浓度等因素对Cr（VI）的吸附量和脱除率的影响,研究所得吸附水溶液中Cr（Ⅵ）的最佳条件为：吸附时间为120min,吸附剂投加量为2 g/L,pH值为2。＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合Freundlich等温式。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。