纳米铁钯降解三氯乙烯过程中对微生物的毒性研究

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在难降解污染物的修复研究中,纳米铁系材料因反应活性高、还原污染物彻底等特点引起学者们的关注。作为一种纳米材料,直接投加到环境中是否会对土著微生物的生长产生毒性?对常见微生物和稀有功能性微生物的影响是否有不同?目前国内外的相关研究还较少。   针对提出的以上问题,本论文以实验室自制的纳米Fe/Pd、负载纳米Fe/Pd和产乙烯脱卤拟球菌、大肠杆菌(E.coli)为研究对象,对纳米Fe/Pd和脱氯菌的脱氯效果、纳米Fe/Pd对脱氯菌脱氯性能的影响及纳米Fe/Pd对脱氯菌和E.coli生长的影响做了探索和分析。论文主要研究内容为:   1、研究实验室自制的纳米Fe/Pd对TCE的降解特性。(1)以缓冲溶液控制溶液pH在7.2左右可有效提高对TCE的去除速率,控pH组的纳米Fe/Pd对20mg/L的TCE的去除时间比不控pH的可提前15min;(2)反应溶液置于不同温度时,升高温度对去除TCE的效果影响不大,15℃和25℃时都能在30min内降解掉70%以上的TCE。但是降低温度时,去除效果明显变差;(3)负载纳米Fe/Pd去除TCE的持续性实验效果明显优于未负载的,且活性炭载体比硅藻土载体可更多次重复用于去除TCE。活性炭负载纳米Fe/Pd至少可有效循环3次。   2、研究纳米Fe/Pd对脱氯菌脱氯性能的影响。(1)纯脱氯菌在60h左右可将初始浓度为20mg/L的TCE完全降解。(2)将脱氯菌液与不同钯化率的纳米Fe/Pd混合培养24h后分离,重新加入TCE溶液。脱氯菌的活性逐渐恢复,被低钯化率纳米Fe/Pd处理的脱氯菌要比被高钯化率纳米Fe/Pd处理组恢复快。经钯化率为1%,2%,3%的纳米铁钯处理的脱氯菌,要完全将TCE去除所需的时间分别为72h,96h和108h。(3)脱氯菌液与不同载体的纳米Fe/Pd混合后分离,重加入TCE溶液。负载纳米Fe/Pd处理的脱氯菌活性恢复时间短,对TCE的降解速率快。经活性炭和硅藻土负载纳米Fe/Pd处理的脱氯菌完全脱除TCE的时间分别为70h和84h,而未负载纳米Fe/Pd组的则需96h。   3、研究纳米Fe/Pd对E.coli和脱氯菌生长的影响。(1)将E.coli和脱氯菌与不同钯化率的纳米Fe/Pd混合后,E.coli增长率明显降低。空白实验中,E.coli的6h内的增长率达169%,而与钯化率分别为1%、2%、3%的纳米Fe/Pd混合的E.coli增长率分别为91%、67%、64%。脱氯菌与钯化率为1%、2%、3%的纳米Fe/Pd混合培养后,增长率分别为81%、52%、26%。与纳米Fe/Pd对E.coli的作用结果一致,对脱氯菌生长的抑制作用随钯化率的增大而增强。(2)将微生物与纳米Fe/Pd混合后分别放在持续光照和持续黑暗的环境中。空白实验中光照、黑暗条件下E.coli的生长区别很小,6h内的增长率都达158%以上。与纳米Fe/Pd混合后,E.coli持续光照下增长率为91%,黑暗下为59%,黑暗条件加强了纳米Fe/Pd对E.coli生长的抑制;对于脱氯菌,不添加纳米Fe/Pd时,光照和持续黑暗条件下脱氯菌的增长率为118%和111%。而与纳米Fe/Pd混合后的脱氯菌,光照条件下的增长率为81%,黑暗条件下为74%。与E.coli不同,黑暗条件并没有加强纳米Fe/Pd对脱氯菌的抑制作用。(3)探讨普通纳米Fe/Pd和以两种不同载体负载的纳米Fe/Pd对E.coli的MIC,未负载纳米Fe/Pd、硅藻土负载纳米Fe/Pd、活性炭负载纳米Fe/Pd对E.coli的MIC分别是10.024mg/mL、15.037mg/mL、22.556mg/mL,逐渐增大,即三种纳米Fe/Pd对E.coli的毒性依次减小。证明载体对微生物没有毒性,甚至还能起到一定保护作用。两种载体中,活性炭的效果更好。
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