林潔松，張鴻郭,2*，吳夢(mèng)杰，溫項(xiàng)斯，陳光仕，歐文煒，陳梓瑩，鄧康藍(lán)，王筱虹

(1.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.廣東省放射性核素污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510006)

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環(huán)境保護(hù)與催化

內(nèi)聚甲醇固定化硫酸鹽還原菌小球去除硫酸鹽和鉻

林潔松1，張鴻郭1,2*，吳夢(mèng)杰1，溫項(xiàng)斯1，陳光仕1，歐文煒1，陳梓瑩1，鄧康藍(lán)1，王筱虹1

(1.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.廣東省放射性核素污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510006)

水污染防治工程；硫酸鹽還原菌；固定化；甲醇；鉻；硫酸鹽

隨著工業(yè)發(fā)展及快速城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，重金屬污染日趨嚴(yán)重。鉻在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，由于種種原因?qū)е麓罅康亩竞π訡r6+進(jìn)入環(huán)境水體，對(duì)環(huán)境水質(zhì)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。接觸鉻酸鹽發(fā)生肺癌的危險(xiǎn)比一般人高出38倍。Cr6+的毒性比Cr3+約高100倍。目前，將Cr6+污染列為重點(diǎn)防治對(duì)象[1-2]。

處理含鉻廢水的方法主要有石灰沉淀法、離子交換法、多孔材料吸附法、化學(xué)氧化還原和電解還原法等，但這些方法普遍存在處理設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行成本高和二次污染的可能[2-3]。此外，硫酸鹽污染往往伴隨有Cr6+，當(dāng)前對(duì)于硫酸鹽和Cr6+同步去除的研究極為有限。尋找一種對(duì)環(huán)境友好、可規(guī)?；a(chǎn)、條件溫和、處理效率高且能同步去除硫酸鹽和Cr6+污染的方法是處理重金屬?gòu)U水領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

硫酸鹽還原菌(SRB)固定化技術(shù)是將SRB高度密集于一個(gè)有限的空間并且使其保持一定活性的方法，具有處理效果好、利于固液分離、可重復(fù)利用、回收方便和抗重金屬離子抑制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[4]。柴立元等[5]研究了SRB去除Cr6+的可行性，水中停留時(shí)間6 h，Cr6+去除率達(dá)99.68%。SRB在吸附重金屬和還原硫酸鹽的過(guò)程中需要電子供體，通過(guò)添加碳源作為電子供體可以提高SRB吸附重金屬和還原硫酸鹽的效率[6]。王璞[7]利用內(nèi)聚營(yíng)養(yǎng)源固定化SRB污泥，為SRB提供了良好的內(nèi)部環(huán)境，固定化小球能高效處理Cd2+和硫酸鹽，硫酸鹽和Cd2+去除率分別達(dá)到95%和98.5%。目前，關(guān)于碳源對(duì)固定化影響的研究主要集中在外部碳源，缺乏對(duì)內(nèi)聚碳源影響的研究[8-9]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與方法

PHS-25型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)；HYG-A全溫?fù)u瓶柜；YQX-Ⅱ厭氧培養(yǎng)箱；SFC-01B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；01J2003-04型立式壓力蒸汽滅菌器；JSM(7001F)-EDS高分辨率場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡；日立UV-2910紫外分光光度計(jì)。

實(shí)驗(yàn)所使用的SRB與陳煒婷等[12]的研究為同一菌種。聚乙烯醇、海藻酸鈉、二氧化硅、活性炭、硼酸、氯化鈉、氯化鈣、硫化鈉、重鉻酸鉀、硫酸鈉、氫氧化鈉和甲醇均為國(guó)產(chǎn)，分析純。

1.2 內(nèi)聚甲醇SRB固定化小球的制備

內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球采用本實(shí)驗(yàn)室小球成型成熟工藝[14]，制備流程如圖1所示，成型小球保存在4 ℃冰箱中備用。

圖 1 固定化SRB小球制備流程Figure 1 Preparation process flow of immobilized SRB beads

2 結(jié)果與討論

亞甲基蘭滲透實(shí)驗(yàn)表明，固定化SRB小球具有較好的傳質(zhì)性能。

2.1 Cr6+去除量

內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球?qū)r6+的處理效果如圖2所示。由圖2可以看出，從開(kāi)始添加小球到作用24 h內(nèi)，Cr6+去除量呈逐步升高的趨勢(shì),在(24～36) h，Cr6+的去除量相對(duì)平緩。由于SRB存在生長(zhǎng)的適應(yīng)過(guò)程，隨著內(nèi)聚小球內(nèi)細(xì)菌不斷增長(zhǎng)，在SRB的作用下，Cr6+去除量又緩慢增加。在48 h,Cr6+去除量達(dá)到最大。最終部分內(nèi)聚菌體死亡解體，導(dǎo)致Cr6+外泄，使Cr6+去除量在(48～72) h明顯下降,與狄軍貞等[15]研究結(jié)果一致。

圖 2 Cr6+去除量Figure 2 Removal amounts of Cr6+

甲醇固定化SRB去除Cr6+的過(guò)程不僅與小球的吸附特性有關(guān)，同時(shí)也受到SRB還原作用等的影響。內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球?qū)r6+最大去除量達(dá)301.20 μg·g-1,最大去除率達(dá)99.40%。

圖去除量Figure 3 Removal amounts of

2.3 內(nèi)聚甲醇固定化SRB處理機(jī)制探討

圖 4 內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球SEM照片F(xiàn)igure 4 SEM images of immobilized SRB beads with cohesive methanol

由圖4可以看出，內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球吸附前，內(nèi)部呈現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可為SRB提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，并且大量的孔洞也提供了良好的傳質(zhì)通道；吸附后表面出現(xiàn)少許顆粒物質(zhì)，不排除Cr6+被還原后在小球內(nèi)生成少許沉淀物的可能[18]。

3 結(jié) 論

(1) 內(nèi)聚甲醇固定化SRB小球內(nèi)SRB具有較好的生長(zhǎng)特性，內(nèi)聚甲醇可以提高SRB的生物吸附能力。

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Removal of chromium and sulfate by immobilized sulfate reducing bacteria with cohesive methanol

LinJiesong1,ZhangHongguo1,2*,WuMengjie1,WenXiangsi1,ChenGuangshi1,OuWenwei1,ChenZiying1,DengKanglan1,WangXiaohong1

(1.School of Environmental Science and Engineering,Guangzhou University,Guangzhou 510006,Guangdong,China; 2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Radionuclides Pollution Control and Resources,Guangzhou 510006,Guangdong,China)

water pollution control engineering;sulfate reducing bacteria;immobilization;methanol;chromium;sulfate

TQ426.97;X701 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)10-0077-04

2016-07-03

國(guó)家自然科學(xué)基金(51208022，41372248)資助項(xiàng)目；廣州市珠江科技新星項(xiàng)目(2011061)；廣州大學(xué)高水平大學(xué)建設(shè)項(xiàng)目；2015年廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目；廣州大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(2015151117，201511078042)

林潔松,1994年生，廣東省揭陽(yáng)市人，主要從事環(huán)境生物技術(shù)研究。

張鴻郭，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境生物技術(shù)研究。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.014

TQ426.97;X701

A

1008-1143(2016)10-0077-04

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.014