复合改性蒙脱土及固定化微生物去除水中Cr(VI)及苯酚的研究

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重金属及有机污染物常共存于电镀厂、制革厂、纺织厂等排放的废水中,二者之间的协同等作用使废水成分更加复杂、处理难度更大。这种复合废水排放到环境中会污染河流、土壤等,严重破坏生态平衡。将两类污染物同时去除,是目前这一领域面临的重大挑战。  本课题分别采用吸附法和生物法以及通过固定化将这两种方法进行组合,用于去除废水中的苯酚、Cr(VI)。以复合改性合成的交联壳聚糖/聚羟基铝改性蒙脱土吸附剂(CCPM)为吸附材料,吸附Cr(VI);驯化得到的苯酚降解菌株在一定Cr(VI)浓度下降解苯酚,以壳聚糖包埋菌株制备的小球为固定化生物材料,在生物降解苯酚的同时发挥吸附作用使Cr(VI)的浓度进一步降低。为重金属酚类复合污染的治理提供一种思路。  本课题通过有机-无机复合改性的方法改性蒙脱土,合成了CCPM吸附剂,对其吸附Cr(VI)的性能进行研究。交联壳聚糖单元体分子物质的量与聚羟基铝柱撑蒙脱土阳离子交换量比例为0.6:1,25℃,吸附4h,吸附剂用量25g/L,pH5.40条件下,CCPM对100mg/L Cr(VI)的去除率为95.0%。吸附过程符合Langmiur等温吸附和准二级动力学方程,是一个自发、吸热、熵增过程。  对太钢焦化废水中的微生物进行浓度梯度式驯化,得到苯酚降解菌株FG-01,鉴定菌株为芽孢杆菌属(Bacillus pumilus)。低浓度Cr(VI)存在下,菌株对苯酚的降解过程属于有氧降解,在条件(35℃,pH6.24,接种量3%(v/v))下,降解率达99%(50mg/L苯酚),表明菌株对Cr(VI)离子有一定的耐受能力;比较菌株对单一重金属离子Cr(VI)和Zn(Ⅱ)的耐受性:在Cr(VI)和Zn(Ⅱ)浓度均为5mg/L条件下,苯酚(浓度为50mg/L)的降解率达99%分别需要152h和33h,,抑制作用Cr(VI)>Zn(Ⅱ);菌株在低浓度重金属离子(1~4mg/L Cr(VI),5~25mg/L Zn(Ⅱ))存在下,对苯酚的降解过程符合零级动力学方程;紫外扫谱结果表明,Cr(VI)的存在虽对苯酚的降解速率有一定的抑制作用,但不改变其降解机理。  鉴于游离菌易流失、不能重复利用、造成成本浪费的问题,本论文以固定化材料壳聚糖对微生物进行固定化,对固定化FG-01菌小球(BICB)去除苯酚、Cr(VI)的性能进行研究。以1%NaOH溶液为固化液制备BICB,并用于苯酚和 Cr(VI)的同时去除,苯酚和 Cr(VI)的去除率分别为99%和60%(50mg/L苯酚、1mg/L Cr(VI)、固液比0.42g/mL);游离菌和 BICB去除苯酚的研究表明:BICB去除苯酚的速率比游离菌快、对Cr(VI)的耐受性强;BICB可重复多次使用,第7次时对苯酚的去除率仍为96.12%,4℃下储存42d,BICB仍保持高的微生物活性,对苯酚的去除率达93.10%。
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