耐受鎘的電化學(xué)活性菌與陰極電子協(xié)同作用產(chǎn)氫.pdf

1、生物陰極電化學(xué)系統(tǒng)(BESs)為去除重金屬同時(shí)產(chǎn)氫提供了有效方法，但電化學(xué)活性菌(EAB)的作用，特別是EAB與陰極電子在去除重金屬同時(shí)產(chǎn)氫中的作用還不甚清楚。
　　本研究從長(zhǎng)期運(yùn)行的去除Cd(II)的混菌生物陰極BESs混菌中分離出四株菌株，暫命名為 Ochrobactrum sp. ST1、Pseudomonas sp. ST3、Pseudomonas delhiensis ST5及Ochrobactrum anthropi

2、ST7，探討四株EAB與陰極電子在去除Cd(II)同時(shí)產(chǎn)氫中的作用。
　　結(jié)果表明，四株EAB與陰極電子均能夠協(xié)同作用產(chǎn)生氫氣，其中ST1、ST3和ST5最大產(chǎn)氫速率相近，分別為0.0017±0.0002 m3/m3/d、0.0018±0.0000 m3/m3/d和0.0028±0.0001 m3/m3/d，而ST7產(chǎn)氫效果明顯優(yōu)于其它三株菌，高達(dá)0.0124±0.0001 m3/m3/d。Cd(II)的存在強(qiáng)化了ST3與ST7的

3、協(xié)同效應(yīng)，產(chǎn)氫速率提高34%和69%。ST1的產(chǎn)氫效果不受Cd(II)影響，而ST5協(xié)同效果減弱。進(jìn)一步分析表明，對(duì)ST1、ST3和ST5來(lái)說，EAB的胞外聚合物(EPS)的存在對(duì)產(chǎn)氫影響顯著，其中ST5的EPS與陰極電子協(xié)同作用產(chǎn)氫能達(dá)到總產(chǎn)氫的25%，雖然ST7 Cd(II)20 mg/L的EPS產(chǎn)氫效果最好，但是只占其總產(chǎn)氫的3%。胞內(nèi)酶如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、脫氫酶(DH)分析表明，

4、閉路條件下，SOD，CAT，GSH含量相比開路降低顯著降低，說明電子存在對(duì)EAB解毒具有重要作用。EAB與陰極電子協(xié)同產(chǎn)氫的加強(qiáng)或減弱主要與生物量和DH相關(guān)。不同條件下的循環(huán)伏安曲線的析氫趨勢(shì)也證實(shí)此結(jié)論。
　　就Cd(II)的去除而言，Cd(II)初始濃度20 mg/L、開路條件下，EAB生物陰極的Cd(II)去除效果均優(yōu)于化學(xué)陰極，最高比化學(xué)陰極去除Cd(II)提高37%(ST5)。閉路條件下的Cd(II)去除高于開路，EAB