竞争离子条件下吸附—微生物还原去除高氯酸盐的作用及机制研究
发布时间：2020-12-25 01:31
高氯酸盐是具有高稳定性、高扩散性和持久性的新型无机污染物。作为一种强氧化剂,高氯酸盐一直被广泛应用于火箭推进剂、军火工业、烟火制造、汽车气囊及高速公路安全闪光板等领域。高氯酸盐主要影响人体的甲状腺功能,抑制人体正常的新陈代谢和生长发育,尤其是婴儿的大脑组织发育。研究发现,国内饮用水、地下水、地表水和瓶装水中均有高氯酸盐检出,其平均质量浓度分别达到2.46、3.04、2.82、0.22μg/L,这说明高氯酸盐污染已经严重威胁到我国的饮用水源安全。本研究使用生物质吸附剂耦合微生物还原法对水体中低浓度的高氯酸盐进行富集并微生物处理,将富集于吸附剂表面的ClO4-还原为无害的Cl-,实现高氯酸盐无害化及生物质吸附剂的同步微生物再生。本文系统地研究了吸附-微生物还原联用技术在多种条件下还原高氯酸盐的行为及机制,探讨了高氯酸盐还原菌（PRB）在不同pH、竞争离子、氧化还原电位、温度等条件下,对富集于生物质吸附剂表面高氯酸盐的还原效果,初步了解了 PRB的种群构成与特性,并与纯菌株（Azospirasp.KJ）进行对比。此外,通过多种表征手段分析了生物质吸附剂的结构和组成,探讨了其吸附高氯酸盐的机理...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１磁性芦竹生物质吸附剂（ＭＡＣＲ）的制备机理图??
３．１．２?ＣＳ－ｒｅｓｉｎ吸附、脱附高氯酸盐的热力学研究??为进行高氯酸盐在ＣＳ－ｒｅｓｉｎ表面的吸附热力学研宄，实验中高氯酸盐的初始??浓度调整为为５０？６００?ｍｇ／Ｌ。吸附、脱附热力学实验结果如图３－２所示，实验中??ＣＳ－ｒｅｓｉｎ对高氯酸盐的吸附至平衡时的吸附量（Ｑｅｘｐ）可达１３８．９?ｍｇ／ｇ。另外，化学??再生后的ＣＳ－ｒｅｓｉｎ对高氯酸盐吸附量可达１３３．３?ｍｇ／ｇ，此结果说明该生物质吸附??剂可以通过化学盐水再生的方法多次利用。???Ｌａｎｇｍｕｉｒ?ｍｏｄｅｌ??１２０?－?２ｍａｘ：?１３３．３－１３８．９?ｍｇ／ｇ??Ｒ２?：?０．９９０－０．９９７??ｌｏｏ－?一．??＾?■?Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??ｇＱ?罄?Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??｜?■?＾??二?６０?－?ｊｙ??Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ?ｍｏｄｅｌ??＾?■?／ｊｊ?Ｋ？：?１７．７－２０．４??４０?ｎ?：?３．１７－３．３５?厂上巧严１??ｉｆ．嫌?，?Ａ?；?０．７３－１．２８??＇Ｈ?Ｒ＂?：?０．９９０－０．９９７?Ｂ?：?２６．１３－２９．３１??２０?Ｊ?Ｒ２：?０．９９０－０．９９７??０?ｎ?ｉ?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ＿??０?１００?２００?３００?４００?５００??Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ?Ｃｅ?（ｍｇ／Ｌ）??图?３－２?ＣＳ－ｒｅｓｉｎ?吸附、脱附高氯酸盐等温线（Ｌａｎｇｍｕｉｒ
３．２．２?ＰＲＢ群落结构分析??为了分析高氯酸盐还原菌群驯化前后的群落组成，我们对好氧活性污泥和厌??氧高氯酸盐还原菌群进行了基因组高通量测序，所得结果见图３－４。从微生物群??落分类图（图３－４ｂ）中可以看出，脱氯单胞菌属（Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ）在ＰＲＢ中为??优势菌种，占比６１．９％，且其中包含大量高氯酸盐还原菌菌株。这一结果比驯化??培养前的好氧活性污泥中Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ的占比（１．４％）显著增加。另外，在??ＰＲＢ中也存在几种其他属的细菌，其占比较低，如Ｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒ?（５％），??Ｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ?（４％）及?Ｌｏｎｇｉｌｉｎｅａ?（２％）等。??通过对比ＰＲＢ中细菌的１６Ｓ?ｒＤＮＡ基因序列和基因数据库中的记录，我们??构建了微生物系统进化树（图３－４?ｃ）。各个细菌菌株在基因数据库中的检索编号如??下：ＣＸＢ?（ＮＲ?０２４８８４．１），Ｊｍ？芦．ｒａ?职?Ｋ／（ＨＦ５６２２１８．１），ＤｅｃＷｏｒｏ臟〇肌??（Ｋ＼］Ｓ９１２％２．＼），?Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ?ｓｐ．ｃｌｏｎｅ?ＰＹ１０－１０－５０?（ＫＣ９３３９９４），?ＰＳｔ?（ＡＦ１７０３４８．１）＞??Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ?ｃｏｌｉ?ｉｓｏｌａｔｅ?２ＰＩＣ２?（ＨＦ９３６９３０．１）?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of ethanedioic acid functionalization on Ni/Al2O3 catalytic hydrodeoxygenation and isomerization of octadec-9-enoic acid into biofuel: kinetics and Arrhenius parameters[J]. Olumide Bolarinwa Ayodele,Kallidanthiyil Chellappan Lethesh,Zahra Gholami,Yoshimitsu Uemura. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[2]Simultaneous removal of selected oxidized contaminants in groundwater using a continuously stirred hydrogen-based membrane biofilm reactor[J]. Siqing Xia,Jun Liang,Xiaoyin Xu,Shuang Shen. Journal of Environmental Sciences. 2013(01)
[3]高氯酸盐污染土壤及地下水的植物-微生物修复研究进展[J]. 方齐乐,陈宝梁. 环境科学学报. 2011(08)
[4]浏阳河水、底泥和土壤中高氯酸盐的污染[J]. 史亚利,高健民,李鑫,阮挺,蔡亚岐. 环境化学. 2010(03)
[5]高氯酸盐的环境污染问题[J]. 蔡亚岐,史亚利,张萍,牟世芬,江桂斌. 化学进展. 2006(11)
[6]北京市饮用水中溴酸盐、卤代乙酸及高氯酸盐研究[J]. 刘勇建,牟世芬,林爱武,崔建华,杜兵. 环境科学. 2004(02)
本文编号：2936689
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１磁性芦竹生物质吸附剂（ＭＡＣＲ）的制备机理图??
３．１．２?ＣＳ－ｒｅｓｉｎ吸附、脱附高氯酸盐的热力学研究??为进行高氯酸盐在ＣＳ－ｒｅｓｉｎ表面的吸附热力学研宄，实验中高氯酸盐的初始??浓度调整为为５０？６００?ｍｇ／Ｌ。吸附、脱附热力学实验结果如图３－２所示，实验中??ＣＳ－ｒｅｓｉｎ对高氯酸盐的吸附至平衡时的吸附量（Ｑｅｘｐ）可达１３８．９?ｍｇ／ｇ。另外，化学??再生后的ＣＳ－ｒｅｓｉｎ对高氯酸盐吸附量可达１３３．３?ｍｇ／ｇ，此结果说明该生物质吸附??剂可以通过化学盐水再生的方法多次利用。???Ｌａｎｇｍｕｉｒ?ｍｏｄｅｌ??１２０?－?２ｍａｘ：?１３３．３－１３８．９?ｍｇ／ｇ??Ｒ２?：?０．９９０－０．９９７??ｌｏｏ－?一．??＾?■?Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??ｇＱ?罄?Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??｜?■?＾??二?６０?－?ｊｙ??Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ?ｍｏｄｅｌ??＾?■?／ｊｊ?Ｋ？：?１７．７－２０．４??４０?ｎ?：?３．１７－３．３５?厂上巧严１??ｉｆ．嫌?，?Ａ?；?０．７３－１．２８??＇Ｈ?Ｒ＂?：?０．９９０－０．９９７?Ｂ?：?２６．１３－２９．３１??２０?Ｊ?Ｒ２：?０．９９０－０．９９７??０?ｎ?ｉ?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ?，?ｉ＿??０?１００?２００?３００?４００?５００??Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ?Ｃｅ?（ｍｇ／Ｌ）??图?３－２?ＣＳ－ｒｅｓｉｎ?吸附、脱附高氯酸盐等温线（Ｌａｎｇｍｕｉｒ
３．２．２?ＰＲＢ群落结构分析??为了分析高氯酸盐还原菌群驯化前后的群落组成，我们对好氧活性污泥和厌??氧高氯酸盐还原菌群进行了基因组高通量测序，所得结果见图３－４。从微生物群??落分类图（图３－４ｂ）中可以看出，脱氯单胞菌属（Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ）在ＰＲＢ中为??优势菌种，占比６１．９％，且其中包含大量高氯酸盐还原菌菌株。这一结果比驯化??培养前的好氧活性污泥中Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ的占比（１．４％）显著增加。另外，在??ＰＲＢ中也存在几种其他属的细菌，其占比较低，如Ｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒ?（５％），??Ｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ?（４％）及?Ｌｏｎｇｉｌｉｎｅａ?（２％）等。??通过对比ＰＲＢ中细菌的１６Ｓ?ｒＤＮＡ基因序列和基因数据库中的记录，我们??构建了微生物系统进化树（图３－４?ｃ）。各个细菌菌株在基因数据库中的检索编号如??下：ＣＸＢ?（ＮＲ?０２４８８４．１），Ｊｍ？芦．ｒａ?职?Ｋ／（ＨＦ５６２２１８．１），ＤｅｃＷｏｒｏ臟〇肌??（Ｋ＼］Ｓ９１２％２．＼），?Ｄｅｃｈｌｏｒｏｍｏｎａｓ?ｓｐ．ｃｌｏｎｅ?ＰＹ１０－１０－５０?（ＫＣ９３３９９４），?ＰＳｔ?（ＡＦ１７０３４８．１）＞??Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ?ｃｏｌｉ?ｉｓｏｌａｔｅ?２ＰＩＣ２?（ＨＦ９３６９３０．１）?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of ethanedioic acid functionalization on Ni/Al2O3 catalytic hydrodeoxygenation and isomerization of octadec-9-enoic acid into biofuel: kinetics and Arrhenius parameters[J]. Olumide Bolarinwa Ayodele,Kallidanthiyil Chellappan Lethesh,Zahra Gholami,Yoshimitsu Uemura. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[2]Simultaneous removal of selected oxidized contaminants in groundwater using a continuously stirred hydrogen-based membrane biofilm reactor[J]. Siqing Xia,Jun Liang,Xiaoyin Xu,Shuang Shen. Journal of Environmental Sciences. 2013(01)
[3]高氯酸盐污染土壤及地下水的植物-微生物修复研究进展[J]. 方齐乐,陈宝梁. 环境科学学报. 2011(08)
[4]浏阳河水、底泥和土壤中高氯酸盐的污染[J]. 史亚利,高健民,李鑫,阮挺,蔡亚岐. 环境化学. 2010(03)
[5]高氯酸盐的环境污染问题[J]. 蔡亚岐,史亚利,张萍,牟世芬,江桂斌. 化学进展. 2006(11)
[6]北京市饮用水中溴酸盐、卤代乙酸及高氯酸盐研究[J]. 刘勇建,牟世芬,林爱武,崔建华,杜兵. 环境科学. 2004(02)
本文编号：2936689
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