納米鐵—微生物微球的制備及其修復(fù)高氯酸鹽污染的研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多國家的水體中均已檢測(cè)出不同程度的高氯酸鹽污染，并存在日益惡化的趨勢(shì)。高氯酸鹽可通過飲用水或食物鏈傳遞等多種途徑進(jìn)入人體，從而對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。
　　 目前，高氯酸鹽修復(fù)技術(shù)主要包括物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)、化學(xué)還原修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。然而，物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)只是簡(jiǎn)單地將高氯酸鹽進(jìn)行濃縮或轉(zhuǎn)移，并沒有真正將其去除；化學(xué)還原修復(fù)技術(shù)去除高氯酸鹽所需反應(yīng)條件苛刻，成本高；微生物修復(fù)技術(shù)反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間較長，且缺

2、乏足夠的合適電子供體。
　　 因此，針對(duì)以上問題，本文用納米鐵在水中厭氧腐蝕產(chǎn)氫作為微生物的電子供體來還原高氯酸鹽，用化學(xué)手段將納米鐵和微生物包埋于同一微環(huán)境中，對(duì)包埋載體進(jìn)行選擇，包埋條件進(jìn)行優(yōu)化；此外，對(duì)該微球體系去除高氯酸鹽的性能、影響因素、動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理等也進(jìn)行了研究，為在實(shí)際水體環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下：
　　 1.以海藻酸鈣作為載體，包埋固化納米鐵－微生物微球，且將其用于去除高氯酸鹽簡(jiǎn)單可行。

3、通過單因素分析和正交試驗(yàn)優(yōu)化，確定最佳包埋條件為：海藻酸鈉濃度2％，氯化鈣濃度2.5％，納米鐵量0.056 g，初始包菌量OD600=0.0120，交聯(lián)時(shí)間4 h。在上述條件下制得的微球，彈性較好，機(jī)械強(qiáng)度較大，傳質(zhì)性能好，粒徑3－5 mm。此外，納米鐵-微生物微球表征結(jié)果顯示，納米鐵和微生物已經(jīng)成功地包埋于海藻酸鈣中。其中納米鐵呈現(xiàn)了較好的分散性，微生物呈現(xiàn)了很好的高密度性。
　　 2.納米鐵-微生物微球體系去除高氯酸鹽的能力

4、優(yōu)于其游離體系。同樣條件下，納米鐵-微生物微球體系較其游離體系對(duì)pH適應(yīng)性更強(qiáng)，去除高氯酸鹽效果好；納米鐵-微生物微球體系及其游離體系溫度的升高，高氯酸鹽去除速率呈現(xiàn)加快趨勢(shì)，最佳反應(yīng)溫度為30℃。溶解氧DO的含量對(duì)微球體系及其游離體系去除高氯酸鹽的效果均有影響，但相比之下，對(duì)納米鐵-微生物微球體系的影響較??；體系中溶解氧含量越低越利于高氯酸鹽降解。
　　 總之，納米鐵－微生物微球抵抗外界環(huán)境變化能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，pH值為7.5

5、，溫度為30℃，厭氧條件下，納米鐵－微生物微球體系12 d內(nèi)可將50 mg·L-1的高氯酸鹽去除至檢測(cè)限以下。
　　 3.納米鐵－微生物微球體系去除高氯酸鹽的過程中，前2 d主要是海藻酸鈣載體的吸附作用，接下來2－12 d其準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)(Kobs)發(fā)生了變化：2-6 d，其Kobs=0.0622 d-1，6－12 d，其Kobs=0.509 d-1。相比之下，納米鐵-微生物游離體系中2-10 d，其Kobs=0.0751