洋葱假单胞菌处理U（Ⅵ）的性能及机理分析研究

发布时间：2020-10-11 20:23

　　 铀矿的开采过程中产生了大量的含铀污染废水,其对生态环境和人体安全造成了潜在的危害,寻找合适的处理方法引起了广泛的关注。微生物对于含铀废水具有很好的处理效果,探究细菌处理铀的性能及相互作用机理是当前研究的热点。本文利用从湖南某铀尾矿库土壤中分离的一株土著洋葱假单胞菌进行试验,探讨了其对低浓度含铀废水处理的性能。试验考察菌体投加量、初始pH、U(Ⅵ)初始浓度、时间对菌体吸附U(Ⅵ)的影响;Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)等重金属离子对U(Ⅵ)去除存在较大影响,探究不同浓度上述离子存在条件下,菌体对U(Ⅵ)的去除影响。胞外聚合物(EPS)在菌体吸附U(Ⅵ)过程中起到重要作用,考察了不同培养时间下,细菌胞外聚合物含量变化及其对菌体处理铀的影响。采用SEM-EDX(扫描电镜-能谱)、FTIR(红外光谱仪)和XRD(X射线衍射光谱)等现代分析手段,阐明铀-细菌相互作用的反应机理。试验结果表明,当U(Ⅵ)浓度为10 mg/L,pH为6.0,30℃时,菌体对U(Ⅵ)的最大平衡吸附量可达160.4 mg/g。静态试验结果表明菌体吸附U(Ⅵ)在4 h时达到平衡,且U(Ⅵ)的去除率达到95.0%。Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)等离子存在时,菌体去除U(Ⅵ)效率降低。重金属离子浓度为100 mg/L时,Cu~(2+)、Pb~(2+)对菌体除U(Ⅵ)有明显的抑制作用,而Zn~(2+)的影响微弱。随着培养时间的增加,胞外聚合物的含量逐渐增加,3d达到最大值66.1 mg/g(DW)。无胞外聚合物的菌体与原菌体吸附U(Ⅵ)相比,吸附率出现一定的下降,表明该菌胞外聚合物参与菌体吸附U(Ⅵ)SEM-EDX、XRD、FTIR表征分析结果表明,U(Ⅵ)以絮状磷酸铀化合物沉积在细胞表面,细胞的羟基,酰胺和磷酸基团等官能团与铀的结合中起重要作用。细菌表面的沉淀物主要为含磷铀氧化物(UO_2P_6O_(17))、磷酸氢铀化合物UO_2H(PO_3)_3和磷酸氢铀水合物(UO_2(H_2PO_4)_2.3H_2O)。土著洋葱假单胞菌对于含U(Ⅵ)废水有着较好的去除性能,能耐受U(Ⅵ)和其他重金属毒性可与U(Ⅵ)发生矿化反应,可在低浓度含铀废水处理方面发挥重要作用。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X753;X172
【部分图文】：

试验技术路线

0 1 2 3 4 5 6 7 8T/d 不同 EPS 中多糖和蛋白质含量随时间的变聚合物对 U(Ⅵ)的去除长，在 1~7 d 内原菌体和不含 EPS 菌达到最大值，其中，原菌体对 U(Ⅵ除率为 92.1%。在 1~3 d 内，菌体呈~7d 内，菌体对 U(Ⅵ)去除率后呈现不含 EPS 菌体对 U(Ⅵ)的吸附量出现（3d）。从图 3-1 也可以看出，洋葱化，3d 以后趋于稳定，变化较小。因，这可能是 EPS 中所含组分如糖类作用位点有关。不同生长阶段的细 天培养期间维持在较高水平，然后

图 4-2 细菌除 U(Ⅵ)前（a、c）、除 U(Ⅵ)后（b、d）的 SEM、EDX 图4.2.3 除铀前后菌体 XRD 分析X 射线衍射法测定了铀的化学特征，采用 Jade 6.5 软件分析相关结果。如图4-3，除 U(Ⅵ)后的光谱显示，在 2θ 为 26.12、36.85、41.38 处有三个不同的峰，d-spacing 值分别为 3.47°A、2.44°A、2.18°A。将这些 d-spacing 值与已知化合物（JCPDS）的数据文件进行比较[78, 39]，与卡片 89-1670、72-2427、36-0346 相匹配，形成了六价的铀酰化合物，依次为磷酸铀化合物（UO2P6O17）、磷酸氢铀化合物（UO2H(PO3)3）和磷酸氢铀水合物（UO2(H2PO4)2.3H2O）。pH 的变化影响相关磷酸盐-铀化合物的形成，当 pH=6.0 时铀主要以磷酸铀化合物的形式存在[84]。
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本文编号：2837073