碱性介质中还原高浓度Cr(VI)细菌的分离及其特性

目前国内外处理含铬废水的微生物仅局限于酸性或中性环境,且处理Cr(VI)的浓度仅为200mgL-1左右,难以工业化应用,尤其是不可能处理诸如铬渣渗滤液之类的碱性含铬废水及铬渣.本研究从铬渣堆埋场附近取得菌样,经富集、分离、驯化,得到能在碱性介质中高效还原Cr(VI)的无色杆菌属(Achromobactersp.)菌株,该菌为G-,具有周身鞭毛及可运动性.对其生理及还原Cr(VI)的特性进行了研究,结果表明:该菌嗜碱,好氧,耐盐及高Cr(VI),在有氧、pH为10.30、30℃等条件下,含Cr(VI)1570mgL-1的废水经该菌处理16h后浓度降至0.6mgL-1.处理后的沉淀物中铬以Cr(OH)3的非晶形态存在,其中总铬含量为21.44%,Cr(VI)检测不出,具有很大的回收价值.图4表3参16     

衍生液注入控制-离子色谱法同时测定环境水样中的三价铬和六价铬

以2,6-吡啶二羧酸和1,5-二苯碳酰二肼为衍生试剂,采用柱前和柱后衍生的方式建立了离子色谱法同时测定环境水样中三价铬和六价铬的方法.通过六通阀控制1,5-二苯碳酰二肼注入系统的时间,避免了六价铬衍生液本底对三价铬测定的干扰,提高了三价铬检测的灵敏度,将三价铬的检出限由原来的0.17 mg·L-1降低至5.9μg·L-1.同时,对检测波长、淋洗液浓度、衍生液流速和定量环体积进行了选择优化.该方法对0.72 mg·L-1Cr(Ⅲ)和0.24 mg·L-1Cr(Ⅵ)峰面积测定值的相对标准偏差分别为0.34%和0.65%,六价铬的检出限为3.2μg·L-1.测定了含铬污染废水、电镀厂处理前后的废水和河水共9个样品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的含量,并进行了加标回收实验.结果表明,在0.02—0.48 mg·L-1加标范围内,Cr(Ⅲ)的加标回收率在83.7%—117.0%;在0.02—0.24 mg·L-1加标范围内,Cr(Ⅵ)的加标回收率在96.0%—104.5%.     

一株铬还原菌的分离鉴定及铬还原特性研究

铬污染是目前最为普遍的重金属污染物之一,一定浓度的Cr(Ⅵ)会威胁动植物健康。用微生物修复技术降解高毒性的Cr(Ⅵ)可为环保高效的铬污染治理开辟新途径。针对从湖南某铬盐厂污染区土壤中分离筛选出的铬还原菌G12进行菌种鉴定及铬还原特性研究,明确该菌株的最适生长条件,考察其在不同环境条件下的铬还原效果,为原位微生物修复技术实际工程应用提供理论依据。通过菌株形态特征和16S r RNA基因序列分析,确定该菌株为革兰氏阳性芽孢杆菌,鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。研究发现B.pumilus G12的最佳生长温度和p H分别为30℃和9.0;且菌株铬还原能力随着初始Cr(Ⅵ)浓度的升高而下降;在50、100、200、400和600 mg·L~(-1)初始Cr(Ⅵ)浓度条件下其铬还原率分别为66.2%,35.7%,26.1%,16.0%和6.0%。在改变环境过程中,该菌株以甘油为外加碳源电子供体时对Cr(Ⅵ)的还原率可达100%,在60 h可将50mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)还原为零;菌株G12培养可耐受较高盐浓度,在10 g·L~(-1) Na Cl盐浓度下菌株的还原能力最佳,Cr(Ⅵ)的去除率为70%;将菌株分别培养在含不同重金属离子的培养液中,菌株G12还原能力均受到抑制。对菌株G12的铬还原能力的初步研究结果表明,菌株G12在铬污染修复中具有良好的应用潜力。     

高效还原铬的苏云金芽胞杆菌菌株筛选

在1%接种量、初始铬(VI)浓度50 mg L-1、pH 7、30℃及180 r/min条件下,从源自水样、土壤、植物、动物粪便、食品、昆虫及饲料的76个苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)菌株中筛选出2株具有高效铬(VI)还原能力的菌株BRC-HZM7和BRC-XQ15,在24 h之内可使50 mg L-1铬(VI)低于0.5 mg L-1,达到我国铬(VI)废水排放标准.另有34株菌株最少只需36～72 h(36 h时6株菌株、48 h时4株菌株、60 h时13株菌株、72 h时11株菌株)就可使50 mg L-1铬(VI)达到我国铬(VI)废水排放标准.Bt具有对环境和人安全的优点,在快速净化含铬(VI)废水方面具有广阔的应用前景.     

纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr(Ⅵ),考察纳米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明,纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原效果明显,其对Cr(Ⅵ)的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍.Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为20 mg·L-1、Fe0投加量为5g·L-1条件下,反应24 h时纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原率达82.7％.溶液低pH值可以促进Fe0的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3.0时还原效果最好.草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe0还原Cr(Ⅵ)均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr(Ⅵ)还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸.     

超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应

为探讨超富集植物李氏禾(Leersia hexandra Swart)耐受和超富集重金属铬的生理机制,采用水培法,研究不同质量浓度、不同价态的铬处理及不同处理时间对李氏禾幼苗不同部位抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,随着铬胁迫时间的延长,SOD、POD、CAT三种酶活呈现逐步升高的趋势.随着铬胁迫质量浓度的增加,MDA逐渐升高,3种抗氧化酶先升后降,Cr33 质量浓度为40 mg·L-1和Cr6 质量浓度为20 mg·L-1时分别出现峰值.Cr3 质量浓度低于40 mg·L-1,Cr6 质量浓度低于20 mg·L-1时,抗氧化酶在李氏禾应答铬胁迫的反应中起重要作用,超过此质量浓度范围,抗氧化酶系统将受到损害.     

铬污染土壤的微生物修复

采用淋溶实验研究微生物对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的修复,研究培养基成分、培养基添加量及淋溶液pH值对修复效果的影响.结果表明,培养基淋溶能完全修复铬污染土壤中水溶性Cr(Ⅵ),浸出液中Cr(Ⅵ)浓度由初始的700.3mg·L-1降低至检出限以下.单独加入碳源作为培养基时,土壤中Cr(Ⅵ)不能得到完全修复,碳源与氮源结合作...     

不同价态铬在不同水分条件下的生物有效性及其对水稻的毒性

氧化还原过程在铬的形态转化中起了重要作用,而铬形态的转化能够影响其生物有效性及毒性。通过温室土培试验研究了六价铬(Cr(Ⅵ))与三价铬(Cr(Ⅲ))在淹水与不淹水条件下在土壤溶液中的动态变化及水稻对其吸收的变化。结果表明,土壤中添加Cr(Ⅲ)时,土壤溶液中检测不出Cr;而随着土壤中添加Cr(Ⅵ)浓度的增加,土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度增加,但是溶液中检测不出Cr(Ⅲ);淹水处理总体上降低了土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度。而土壤添加Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和水分处理对土壤溶液p H没有显著影响,p H在7.08.0之间变动。土壤添加Cr(Ⅵ)处理的水稻中,只有90 mg·kg-1Cr(Ⅵ)淹水处理的水稻成活,而其余处理水稻没有成活。土壤中添加Cr(Ⅲ)处理,水稻幼苗生物量随Cr(Ⅲ)浓度的增加而显著降低;除了200mg·kg-1Cr(Ⅲ)处理外,其余淹水处理的水稻幼苗生物量明显高于不淹水处理的。土壤添加Cr(Ⅲ)处理的水稻,在不淹水条件下水稻空壳率比较高,淹水条件下,随着土壤中添加Cr(Ⅲ)浓度水平的增加,水稻各部位Cr含量有增加的趋势,但增加不显著,秸秆最高Cr含量达到33.80 mg·kg-1,籽粒中Cr含量最高0.30 mg·kg-1。土壤固定Cr(Ⅲ)的能力远强于Cr(Ⅵ),添加Cr(Ⅵ)处理的土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度很高,对水稻表现出较强的生长抑制。     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

不溶性甘蔗渣黄原酸酯(IBX)脱除废水中的铬

本文采用不溶性甘蔗渣黄原酸酯脱除废水中的铬(Ⅵ),在pH 2—3的条件下,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)在pH 8—9时沉淀,废水经处理后,Cr(Ⅵ)的残留浓度达到国家排放标准。     

土壤水介质中Cr(Ⅵ)与Fe(Ⅱ)氧化还原反应环境动力学的研究

铬本是环境中普遍存在的微量营养元素,由于大量含铬废水、废渣排入环境,致使土壤、水体和生物遭受损害,铬污染成为公众关心的环境问题。在环境中经常以Cr(Ⅲ)及Cr(Ⅵ)两种价态存在,它们的环境化学行为及生物效应很不相同,但在不同的氧化还原环境中它们常常互相转化,因此研究Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)相互转化的反应动力学机理是十分重要的。     

原生质体电诱导融合构建去除重金属的高效菌

研究了采用原生质体电融合技术构建高效的重金属去除菌;对影响电融合效率的几个参数,以及融合子的生长条件、除铬性能和遗传稳定性等方面进行了考察;确定了进行电融合的最佳条件,并选出 1株最好的融合株R32. 实验结果表明:R32不论是在处理低浓度还是高浓度的铬液时,其去除率和还原率都明显高于 2株亲本菌,处理低浓度含铬废水时,去除率和还原率可达到 100%;处理高浓度含铬废水(200mgL-1 )时,还原率仍可达 50%以上. 经过多次传代后,R32的除铬能力保持稳定. 当投菌量>10gL-1 (湿重)时,其去除率和还原率都在 80%以上. 正交实验结果显示,pH和Cu2 浓度对R32的生长影响都不大,这些特点都有利于R32在实际含铬废水处理中的应用. 图 4表 3参 14     

铬污染土壤的微生物修复工艺及中试

本研究利用土柱试验研究了铬污染土壤微生物修复的各工艺参数,结果表明:土壤粒径、喷淋强度、以及修复工艺对铬污染土壤的修复效果有很大的影响.最佳的工艺参数为:土壤粒径1～2 cm、喷淋强度在29.6～59.2 mL·min-1、工艺制度Ⅱ(先用自来水淋洗1 d,接着用菌液循环喷淋).在土柱试验的基础上开展了25吨/批的中试试验,铬污染土壤经过7～10 d的处理,土壤中Cr(Ⅵ)浸出毒性浓度由53.8 mg·L-1降低至0.4 mg·L-1,达到《铬渣污染治理环境技术规范》(HJ/T301～2007)中铬渣用作路基材料和混凝土骨料的标准限值,证明铬污染土壤微生物修复工业化具有可行性,为铬污染土壤工程化修复提供了技术支撑.     

亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化研究

中国铬盐生产量及消费量均居世界第一,铬盐生产排放的铬渣量很大,其中Cr(Ⅵ)是一种高毒性物质,是国家重点控制的重金属污染物之一,寻找经济、高效的Cr(Ⅵ)去除方法一直是研究的热点。以煤矸石为原料,以水玻璃和Na OH为碱性激发剂,合成矿物聚合物,用亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)进行解毒与固化研究,并采用XRD、TEM/EDS、XPS对固化体进行检测。结果发现,当添加的Fe(Ⅱ)与Cr(Ⅵ)摩尔比大于3∶1时,矿物聚合物中总铬浸出的质量浓度小于1 mg·L-1,铬固化率大于99%。以亚铁盐Fe SO4·7H2O作还原剂,矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的最大固化量为0.8%。随着Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加量按3∶1的摩尔比增加,矿物聚合物的抗压强度减小。XRD检测表明,Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物为非晶质结构。TEM/EDS检测表明,矿物聚合物的非晶质结构中含有Fe和Cr。XPS检测结果证明,矿物聚合物中Fe和Cr分别为Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)。亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化是基于氧化还原反应。在Fe(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物合成过程中,Fe(Ⅱ)被氧化成了Fe(Ⅲ),Cr(Ⅵ)被还原成了Cr(Ⅲ),随后Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)被矿物聚合物中的-OAl(-)(OH)3吸引,并被固定在非晶质结构中。     

水稻不同生育期土壤微生物区系对模拟Cr（Ⅵ）污水灌溉的响应

通过盆栽试验,分析模拟Cr(Ⅵ)污水灌溉对水稻不同生育时期土壤微生物区系特征的影响.结果表明:(1)土壤细菌数量在低浓度Cr(Ⅵ)(10 mg·L-1)灌溉条件下明显增加而在高浓度Cr(Ⅵ)(50 mg·L-1)灌溉条件下明显降低,土壤真菌、放线菌及钾细菌数量随着Cr(Ⅵ)灌溉浓度的增加而明显降低,而土壤磷细菌数量随着Cr(Ⅵ)灌溉浓度的增加而明显增加;(2)水稻不同生育时期土壤微生物对Cr(Ⅵ)处理的敏感性不同,土壤细菌敏感性生育前期高于生育后期,而土壤真菌及放线菌正好相反;(3)加Si处理对土壤细菌有明显的刺激作用,明显缓解高浓度Cr(Ⅵ)在水稻拔节期和抽穗期对土壤放线菌的抑制作用.与之相反,加Si处理使Cr(Ⅵ)对土壤无机磷细菌数量的刺激作用消失,甚至使抽穗期和成熟期无机磷细菌数量明显低于对照.     

纳米零价铁去除垃圾渗滤液中铬(Ⅵ)的性能及机理研究

利用柠檬酸处理后的纳米零价铁(NZVI)对铬(Cr(Ⅵ))的去除进行了研究.NZVI对Cr(Ⅵ)的去除率受Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、反应温度和NZVI的浓度等因素影响,在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg·1-1、pH=5.0、NZVI投加量为1.0g·1-1和20℃条件下,Cr(Ⅵ)去处率达到了100%.腐殖酸(HA)与Cr(Ⅵ)可以形成稳定的HA-Cr螯合物,这种螯合物减少了溶液中有效的Cr(Ⅵ)浓度;同时,HA与NZVI的反应减少了NZVI的有效活性位点,HA的存在对NZVI去除Cr(Ⅵ)有竞争抑制的作用.     

不同因素对多硫化钙处理地下水中Cr(Ⅵ)效果影响

选用多硫化钙为还原剂,进行地下水中Cr(Ⅵ)去除效果的研究。主要考察了多硫化钙投加量、溶液p H、温度、Mn(II)、Fe(III)、腐殖酸(HA)存在条件下,对多硫化钙处理Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明:当多硫化钙与Cr(Ⅵ)的摩尔比由1∶1变到5∶1时,去除率从41.03%增加到100.00%;溶液p H值从6.0增上升到9.0时,去除率下降27.16%;水环境温度由(7±1)℃增加到(27±1)℃时,去除率达到100.00%所需反应时间,缩短了4~6倍;当地下水中含有Mn(II),随着Mn(II)质量浓度升高(0.00~10.00 mg·L-1),Cr(Ⅵ)浓度低于检测线所需要的时间缩短3倍;当地下水中含有Fe(III),Fe(III)质量浓度从0.00 mg·L-1增加到10.00 mg·L-1,去除率增加9.05%;当地下水中含有HA(0.00~15.00 mg·L-1),去除率由99.31%降低至90.28%。(7)多硫化钙与六价铬的反应产物的X射线衍射光谱图像中2θ值为18.2°、19.36°、26.67°与Cr(OH)3,2θ值为23.02°与单质S的标准卡片匹配度较高。另外,对含有11.36 mg·L-1 Cr(Ⅵ)实际污染地下水的处理效果表明,Cr(Ⅵ)的去除率达到99.78%,残留浓度达到GB/T 1448—1993地下水质量标准III类标准,说明多硫化钙修复实际铬污染地下水具有良好的应用前景。     

乳状液膜法迁移及分离铬(Ⅵ)的研究

本文采用以叔胺N7301为流动载体、兰113A为表面活性剂、煤油为膜溶剂、NaOH作内相试剂的乳状液膜体系迁移分离铬(Ⅵ).研究了其迁移机理,确定了适宜制乳、迁移分离及破乳等有关条件,实验表明,不同浓度的含铬(Ⅵ)水样经液膜处理后,其含铬(Ⅵ)量均降至0.5μg·ml~(-1)以下,低于国家排放标准.     

铁粉和煤灰去除地下水中的六价铬Cr(Ⅵ)的研究

通过静态实验和动态实验研究了铁粉、煤灰及其混合物对地下水中六价铬离子Cr(Ⅵ)的去除效果。在静态实验中,探讨了铁粉用量,煤灰用量,煤灰粒度,放置时间对地下水中Cr(Ⅵ)去除率的影响及两者混合后对地下水中Cr(Ⅵ)去除效果。实验结果表明,两者混合后,对水中Cr(Ⅵ)的去除效果较好,并可节省铁粉的用量,即0.5g铁粉和10.0g煤灰混合,处理50mLCr(Ⅵ)质量浓度为10mg·L-1的水样,与单独用0.7g铁粉处理的效果相同,水中Cr(Ⅵ)的去除率接近100%。在动态实验中,用与静态实验等量的铁粉和煤灰,可处理150MlCr(Ⅵ)质量浓度为10mg·L-1的水样,处理后水中的Cr(Ⅵ)可达到饮用水的水质标准。结果表明,铁粉和煤灰可作为原位处理地下水中Cr(Ⅵ)的反应材料,为地下水的原位处理技术奠定了实验基础。     

铬对生活污水中氮磷的植物净化效果及体内氮磷含量的影响

采用水培法,设置4个Cr6＋质量浓度（0,1,10,20mg·L-1）处理风车草（Cyperus alternifolius）和薏米（Coix aquatica Roxb）,以此研究铬对生活污水中氮磷净化效果及植物体内氮磷质量分数的影响。结果表明：（1）试验期内,铬质量浓度为1mg·L-1时促进风车草和薏米对总氮的去除,铬质量浓度为20mg·L-1时则抑制;总氮去除率因处理时间不同而不同,表现在处理17d时0mg·L-1、1mg·L-1铬处理显著高于处理7d,但20mg·L-1处理则相反;除Cr20处理外,薏米对总氮的去除率显著高于风车草。（2）风车草和薏米对生活污水中总磷的去除率随铬处理时间延长而降低,表现在处理17d时10mg·L-1、20mg·L-1铬处理显著低于处理7d;在20mg·L-1铬处理下皆显著低于对照;风车草对总磷的去除率在10mg·L-1、20mg·L-1铬处理下显著高于薏米。（3）不同质量浓度Cr6＋处理下风车草和薏米体内氮、磷质量分数的变化不同,其中20mg·L-1铬处理下风车草茎和薏米根、茎及叶片皆显著低于对照。