粘土矿物-溶解铁-微生物复杂体系中六价铬的还原反应的研究

发布时间：2020-06-18 17:09

【摘要】：在自然环境中,由于Cr(Ⅵ)流动性较强,并对生物体具有毒害作用,而被广泛关注。而Cr(Ⅲ)微毒且难溶,常以氢氧化铬的形式吸附或沉淀在土壤或矿物表面,所以将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)是治理铬污染的一种重要手段。目前关于单一因子(如溶解态Fe(Ⅱ)、有机酸等)对铬污染的迁移转化的研究报道较多,但实际铬污染场地往往是多环境因子共存的复杂体系,因此通过研究多环境因子共存的复杂体系对铬元素的迁移转化规律,对实际环境治理工程具有重要意义。本文通过模拟地下水环境,将多个自然环境中常见的的单一因子(溶解态Fe(Ⅱ),粘土矿物,乳酸和微生物)组合成复杂的多环境因子。首先探究在中性、厌氧环境中,粘土矿物绿脱石中的结构态Fe(Ⅱ)与粘土矿物和溶解态Fe(Ⅱ)混合形成的复合态Fe(Ⅱ)对Cr(Ⅵ)还原的影响,发现(1)粘土矿物绿脱石结构中的Fe(Ⅱ)还原Cr(Ⅵ)的速率相对复合态Fe(Ⅱ)还原Cr(Ⅵ)的速率较慢,并且乳酸钠在反应过程中可以作为额外电子供体参与Cr(Ⅵ)的还原。(2)复合态Fe(Ⅱ)与Cr(Ⅵ)反应形成的铬铁氧化物或氢氧化物对Cr(Ⅵ)具有吸附作用,说明在复合态Fe(Ⅱ)体系中,Cr(Ⅵ)的去除是还原和吸附反应共同作用的结果。然后,我们通过向上述体系中加入异化铁还原模式菌MR-1,探讨不同形态Fe(Ⅱ)-微生物共存体系对Cr(Ⅵ)还原的影响。通过对反应产物进行水化学分析和矿物表征,结果表明(1)在不同形态的Fe(Ⅱ)-微生物体系中,Cr(Ⅵ)的还原速率与还原量主要受到Fe(Ⅱ)的赋存形式及含量和菌的活性的影响。(2)粘土矿物可以通过吸附或固定Cr(Ⅵ)的还原产物,减少其与微生物的直接接触,对微生物起到一定的保护作用,进而提高了微生物的活性,并通过微生物还原Fe(Ⅲ)形成的Fe(Ⅱ)间接促进了Cr(Ⅵ)的还原。(3)通过研究不同含铁量的粘土矿物(富铁的绿脱石和贫铁的钠蒙脱石)组成的粘土矿物-溶解铁-微生物的复杂体系发现,微生物还原体系中Fe(Ⅲ)的速率和还原量与粘土矿物的含铁量成正比。本论文通过研究粘土矿物,溶解铁和微生物以及有机酸共存的多因子复杂体系对Cr(Ⅵ)还原反应的过程发现,富铁粘土矿物-溶解态Fe(Ⅱ)体系与微生物MR-1共同作用下可以最大程度的提高Cr(Ⅵ)还原的速率和还原量,对于类似地下水这样一个复杂的环境中的铬污染的治理具有重要的启示意义。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P579;X523
【图文】：

污染以及 Cr(III)沉淀难回收等缺点，而生物法则相对物理和化学方法除了成本低和不会造成二次污染外，还可以做到 1）在未挖掘的土壤下可以通过微生物进行原位修复；2）这个方法也可以应用于较深的地下水位；3）能够在一段时期内保持 Cr(VI)还原的持续性；4）污染还原区域不会受到破坏等(Viti et al., 2007)，所以微生物在铬污染修复方面的应用也越来越受到重视。1.1.3 粘土矿物与微生物在铬污染物转化过程中的重要作用地球上矿物种类繁多，而粘土矿物是地球表面最重要的结构材料之一，对土壤或沉积物的物理性质具有重要的影响(Kostkaetal.,1999)，并且其在自然环境及地球化学元素循环中也扮演了重要的角色，例如：营养元素的循环、植物的生长、污染物的迁移、有机质成熟以及石油生产等(Stucki, 1988; Stucki, 2005)。粘土矿

路线的具体实验流程如下：不同形态的 Fe(II)在微用下还原 Cr(V制备化学粘土矿物 制备粘土矿物-Fe(II)(aq制备粘土矿物产物定量分析粘土矿物中的结构 Fe(II)土矿物-Fe(II)(aq)体系中的 Fe(II)还原 Cr(VI)矿物表征

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本文编号：2719574