固定化微生物-纳米铁的制备及对高氯酸盐的降解

应用琼脂制备包覆型微生物-纳米零价铁复合物,并进行干燥处理,研究该复合物降解高氯酸盐的性能及活化、海藻糖、保存时间对降解性能的影响。微生物采自污水处理厂二沉池的活性污泥并驯化4个月。采用液相还原法制备纳米铁。纳米铁为直径约80 nm的球形颗粒物。复合物表面呈非晶型的疏松结构,其中直径5μm左右的球形团块是活性污泥的颗粒结构。活性污泥微生物可在12 d内将初始质量浓度50.0 mg/L的高氯酸降解至检测限以下,反应拐点出现在第8 d,显示其具有高氯酸盐自养性能。制备时添加海藻糖并经活化、保存7 d的复合物可在18 d内将初始质量浓度50.0 mg/L的高氯酸降解至检测限以下,反应拐点出现在第9 d。未活化组在18 d内将高氯酸盐质量浓度降低了8%,说明活化对复合材料降解高氯盐的性能有重要作用。未添加海藻糖的复合物反应拐点为第12 d,比添加海藻糖的迟了3 d,表明海藻糖在一定程度上可保护其微生物活性。保存30 d和保存7 d的复合物的降解性能没有显著区别,表明复合材料可长期保存而不失生物活性。     

ZVI/EDDS/Air体系对氯酚污染土壤的修复工艺研究

考察了新型ZEA体系治理2,4-DCP污染土壤的工艺条件,结果表明零价铁剂量、EDDS浓度和曝气速率等因素对体系的降解作用有至关重要的影响。在污染物含量为296.3 mg/kg,EDDS浓度为0.4 mmol/L,铁粉剂量5 g,曝空气速率1 L/min,固液比为1∶20,室温的条件下反应2 h后土壤中DCP的降解率为93.4%,EDDS的降解率为91.4%,反应3 h后DCP和EDDS均被完全降解。污染土壤中DCP和EDDS的降解规律符合准一阶动力学方程,其降解速率常数kobs分别为1.97 h-1和0.98 h-1。     

纳米零价铁去除水中微量N-亚硝基二甲胺的研究

采用纳米零价铁催化降解水中微量N-亚硝基二甲胺(NDMA),并研究了溶解氧、纳米铁投加量、NDMA初始浓度、初始pH值、温度对纳米铁降解NDMA的影响.结果表明,纳米铁可以在中性厌氧条件下有效降解NDMA,作用效果远胜于普通铁粉;其对NDMA的去除速率随着纳米铁投加量的增加而增大,但与NDMA初始浓度无关;pH值降低或温度升高均有利于NDMA的降解.纳米铁降解NDMA存在一个启动期,启动期的长短与pH值和反应温度有关,提前活化纳米铁能有效提高反应速率.NDMA的降解产物主要是DMA和NH4+,其他产物如UDMH需进一步确认.     

地下水化学成分对植物油改性纳米铁还原硝基苯影响

研究了不同地下水化学成分(pH值、Ca2+、Fe2+、Cl-、SO42-)对VOMNI降解硝基苯(NB)的影响.结果表明,经乳化油改性后,纳米铁团聚现象得到改善,分散性提高;VOMNI对硝基苯的还原过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数为0.0783min-1;酸性条件下更有利于硝基苯的降解和苯胺的生成;钙硬度对VOMNI还原硝基苯有抑制作用;Fe2+、SO42-、Cl-对硝基苯的降解和苯胺的生成有一定的促进作用.     

嗜铁细菌枯草芽胞杆菌Bs-15对辛硫磷的降解特性

为探讨嗜铁细菌对农药辛硫磷的降解及其土壤修复的潜能,采用改良定向培育法,对嗜铁细菌枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)Bs-15进行驯化,摸索其降解条件,并测定其土壤修复能力.结果显示,菌株Bs-15对辛硫磷有较高的耐受性,在辛硫磷浓度达到800 mg L-1时仍可生长;可以以辛硫磷为唯一碳源生长,适合其降解的最佳外加营养物质为酵母粉,无机盐为MgCl2.最适辛硫磷降解浓度为≤100 mg L-1,浓度继续升高时降解效能明显降低;最适降解温度为35℃;对pH值有较广的适应范围,在pH 5-9时降解率较高;最适降解时间为24 h,振荡速率为150 r min-1,接种量为8%;土壤修复试验表明,此菌株在第20天时对土壤中辛硫磷的降解率接近50%.本研究结果说明枯草芽胞杆Bs-15对辛硫磷具有较好的降解作用,对辛硫磷污染的土壤具有良好的修复潜能.     

NZVI对低有机质污泥厌氧消化系统及微生物群落的影响

采用投加不同剂量纳米零价铁（NZVI）（0,0.1,0.3,0.5 g/g VS）的低有机质污泥进行半连续中温厌氧消化试验,研究了反应器在不同NZVI投加量下的产甲烷特性及微生物群落变化。研究表明:NZVI的投加前期对产甲烷具有促进作用,随着反应器中NZVI累积逐渐对产甲烷产生抑制,且投加量越高抑制效果产生越早,抑制作用也越强。投加NZVI反应器未造成酸化或氨抑制,厌氧消化系统稳定性较好,系统上清液中磷酸盐去除率最高达到97.78%。NZVI的投加可以促进Firmicutes、Proteobacteria等水解产酸菌和Methanosarcina等多数氢营养型产甲烷菌的生长,而对严格的乙酸型产甲烷菌Methanosaeta生长有一定抑制作用。     

氯代烃在铜电极上的电还原特性和还原机理

采用循环伏安法,对氯代烃在铜电极表面上的电还原特性进行了研究,评价了它们在铜电极上的电还原反应活性,分析了此类化合物在铜电极上的还原机理,并且讨论了电还原反应活性和此类化合物结构之间的关系.结果表明,氯代烷烃和部分氯代芳烃在铜电极表面有还原电位,能在铜电极表面被直接还原.氯代芳烃不易在铜电极上被直接还原.实验结果为催化铁内电解法提供了理论依据.     

负载型纳米零价铁对蛋白核小球藻的毒性研究

负载型纳米零价铁不仅能够克服单一纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)不稳定、易团聚等缺点,还能提高污染物的去除效率,因此被认为是一类具有广泛应用前景的高效环境修复材料.然而,纳米零价铁及其复合材料在应用过程中可进入环境,对环境及生态系统存在潜在风险.因此,为充分评估其应用对水环境的潜在危害,本文以蛋白核小球藻为受试生物,研究了负载型纳米零价铁(supported nanoscale zero-valent iron)D201-ZVI的藻类毒性及其影响因素.结果表明,负载型D201-ZVI可以显著降低nZVI生物毒性,在pH=6～10的范围内毒性效应会随pH的增加而减弱,共存污染物Cr(Ⅵ)及磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole,SMX)均会增加D201-ZVI对蛋白核小球藻的生长抑制作用.D201-ZVI在环境中的老化作用可以减弱其生物毒性,且其毒性作用会随着暴露时间的延长而逐渐消失.D201-ZVI是一种对生物及环境安全友好的新型材料.     

铁循环微生物对环境中重金属的影响研究进展

铁循环微生物包括铁氧化菌(Fe(Ⅱ)-oxidizing bacteria,FeOB)和铁还原菌(Fe(Ⅲ)-reducing bacteria,FeRB),在由它们介导Fe²⁺(Fe³⁺)氧化(还原)的过程中,往往也伴随着一系列重金属元素的迁移转化,对重金属在环境中的生物有效性和迁移性方面有重要作用.本文综述了环境中的铁循环微生物,针对铁循环微生物驱动重金属迁移转化的作用机制,分别从铁氧化菌氧化亚铁生成铁矿物对重金属的固定,铁还原菌介导铁矿物还原溶解及次生矿物生成,以及铁循环微生物代谢耦合重金属形态转化方面进行阐述;进一步通过研究实例综述了铁循环微生物对环境中砷、镉、铬、铜、铅等重金属的作用及修复潜力;未来的研究可关注特定微生物的成矿机制,生物成矿对重金属固定的调控,以及重金属复合污染场地的铁循环微生物修复应用等方面.本文以期为基于铁循环微生物的重金属污染修复提供理论指导和应用依据.