【摘 要】
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铬渣是铬盐行业在生产过程中排放的有毒废物，其中六价铬对环境及人类造成严重危害，已成为社会亟待解决的问题。本课题组前期研究采用生物技术从堆放铬渣的淤泥中经采集、培养、驯化，已经分离出一株还原碱性介质高浓度Cr(Ⅵ)(大于2000mg／L)的短杆状细菌，经鉴定为无色细菌属杆状菌，将其命名为Ch-l菌；并成功实现铬渣的细菌解毒工艺，建立了示范性工程，解毒后达到国家危险废物浸出毒性鉴别标准(GB5085-
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铬渣是铬盐行业在生产过程中排放的有毒废物，其中六价铬对环境及人类造成严重危害，已成为社会亟待解决的问题。本课题组前期研究采用生物技术从堆放铬渣的淤泥中经采集、培养、驯化，已经分离出一株还原碱性介质高浓度Cr(Ⅵ)(大于2000mg／L)的短杆状细菌，经鉴定为无色细菌属杆状菌，将其命名为Ch-l菌；并成功实现铬渣的细菌解毒工艺，建立了示范性工程，解毒后达到国家危险废物浸出毒性鉴别标准(GB5085-1996)。
然而，对该细菌直接解毒铬渣的有关热力学参数、电化学行为、Cr(Ⅵ)的毒性迁移转化机制等关键问题了解较少，在某种程度上影响了微生物治理铬渣新技术的进展。因此，本研究通过测定Ch-l菌还原Cr(Ⅵ)过程不同pH值条件下菌液的电势值，依据细菌的生长特性，绘制Ch-l菌生长活动区域图，构建“Ch-l菌-铬-水”系E-pH图，以设计细菌治理铬渣的工艺参数，将为提高Ch-l菌对铬渣的适应性提供理论方法；对于这一新体系，采用循环伏安法研究了Ch-l菌还原Cr(Ⅵ)过程的电化学行为。取得了如下创新性成果：
(1) 溶液电势E可以有效表征还原碱性介质中Cr(Ⅵ)的Ch-l菌的生长情况。随着时间的增加，溶液电势随着细菌数的增加而降低，溶液电势E与细菌数对数lnN呈线性相关性：-E=a+b·1nN，其中，a表示单位浓度细胞的电量；b表示细菌浓度对电量的影响程度；参数a、b均与细菌的种类、批量、数量和细菌的生长环境有关。在初始pH值为10、初始细菌数为6.55×10<7>cells／mL的Ch-l菌培养时，将溶液电势E与细菌数的对数值lnN的相关曲线分两段来分析，前一段的线性方程为-E=-267.04434+18.83938×lnN，其相关系数R为0.99833；后一段的线性方程为-E=-761.03493+43.49322×lnN，其相关系数R为0.99715。
(2)Ch-l菌的生长繁殖有适宜的电势E、pH值，调控外加电势可以增强或抑制细菌的生长及活性。通过外控电势改变Ch-l菌的生长环境，考察了细菌生长及Cr(Ⅵ)还原情况，初始pH值为10时，负电势0mV～-900mV范围内Ch-l菌的生长正常，而正电势400mV以上对Ch-l菌的生长有抑制作用；在-800mV～+200mV的电势范围内，Ch-1菌还原六价铬的能力得到提高，在此范围外其能力受到抑制。
(3)考察了不同初始pH值条件下不同外控电势对Ch-1菌的生长及还原碱性介质中Cr(Ⅵ)能力的影响，首次绘制出30℃时Ch-1菌的生长及活动区域图，且用计算机C语言程序对其进行定量描述，并与“铬—水”系E—pH图相结合，构建了“Ch-1菌-Cr-水”系E-pH图，从热力学角度分析了Ch-1菌将碱性介质中Cr(Ⅵ)还原成Cr(OH)<,3>的可能性，为Ch-1菌治理铬渣提供了理论指导。
(4)采用循环伏安曲线探明了“Ch-1菌-Cr(Ⅵ)-水”体系的电化学行为，体系中的电极反应为不可逆过程，阴极扫描时产生的Cr(Ⅲ)具有较高的稳定性，不会被重新氧化为Cr(Ⅵ)，这为Ch-1菌解毒铬渣并有效回收三价铬提供了理论依据。细菌的存在使Cr(Ⅵ)的还原更容易进行，细菌对整个体系的电化学反应起了催化作用。
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