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重金属会对神经,肝脏,骨骼以及一些关键酶的功能产生严重的损害,并且能够通过食物链的累积从而造成严重的生态环境和人类健康问题。它们通常来源于采矿作业、金属电镀工厂、发电厂、电子设备制造单位和制革厂,普遍存在于过程废物流中。在最近几十年,重金属在环境中含量急剧增加。因此,开展从废水中有效去除重金属的技术和方法的研究具有重要的意义。
本研究使用硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和Cu/Fe双金属颗粒处理含Cu2+和Zn2+的重金属废水。通过富集和驯化,获得高效的硫酸盐还原菌。利用化学方法制备出Cu/Fe双金属颗粒。这种SRB-Cu/Fe双金属处理技术具有物理化学和生物处理的组合优势,可应用范围广,成本低廉、操作管理简便,去除重金属效率高。
本研究主要工作如下:
1.高效SRB的获得。使用实验室保藏的SRB,在37℃、pH6,输液瓶封闭厌氧培养的条件下,通过在培养基中分别依次增加Cu2+和Zn2+的浓度,驯化并获得了对重金属耐受性高的SRB。
2.Cu/Fe双金属颗粒的合成。通过金属铁颗粒与氯化铜溶液发生反应制得Cu/Fe双金属颗粒。将制备所得的颗粒混合物过滤并用氮气饱和的超纯水冲洗4到5次,然后通过冷冻干燥机干燥24h。制得干燥的Cu/Fe双金属颗粒,并用扫描电镜分析Cu/Fe双金属颗粒表面特征。
3.SRB-Cu/Fe双金属体系应用于含铜、锌废水的处理。比较了在SRB-Cu/Fe双金属体系与SRB体系、Cu/Fe双金属体系条件下,不同金属离子浓度,pH和温度对处理含铜、锌废水的效果影响,并探讨了不同铜负载量对SRB-Cu/Fe双金属体系处理Cu2+和Zn2+效果的影响。最后研究了利用SRB-Cu/Fe双金属体系处理含铜、锌废水随时间的变化。结果表明,SRB-Cu/Fe双金属体系的重金属处理效率明显高于Cu/Fe双金属或SRB体系。该体系能够快速有效的去除废水中的铜、锌离子。Cu/Fe双金属颗粒的参与使SRB对铜、锌金属的耐受性得到显著的提高,对铜的耐受性从100mg/L提高到200mg/L,对锌的耐受性从300mg/L提高到400mg/L。在初始浓度为100mg/L的条件下,处理48h后,铜和锌去除效率分别达到98.2%和99.7%。而在SRB和Cu/Fe体系中,其去除效率分别只有29.8% Cu2+,90.9% Zn2+和63.8% Cu2+,72.6% Zn2+。这种SRB-Cu/Fe双金属体系在处理含重金属废水领域将具有较大的潜力。