固体电子传递体强化地下水中Cr(Ⅵ)生物还原过程的方法和机制研究

被引量 : 0次 | 上传用户:tianyibian
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Cr(Ⅵ)具有高溶解性、迁移性和生物毒性,是地下水中常见的重金属污染物。将Cr(Ⅵ)还原为毒性小、迁移能力弱的Cr(Ⅲ)是目前主要的铬污染修复手段。其中,微生物修复法具有绿色环保、经济可行等优点,但修复周期较长。通过添加电子传递体促进微生物还原的胞外电子传递过程,可提高Cr(Ⅵ)生物还原速率。常见的溶解态电子传递体在地下水场地修复中会随水流动过程而流失,本论文将生物炭(BC)作为固体电子传递体,与醌类化合物耦合后进一步强化Cr(Ⅵ)生物还原过程,通过表征生物炭性质、反应产物分布,明确Cr(Ⅵ)生物还原的强化过程,最后结合实际地下水条件考察固体电子传递体对Cr(Ⅵ)生物还原过程的强化作用。主要研究结果如下:(1)考察固体电子传递体-生物炭的制备温度、粒径及投加量等因素对Cr(Ⅵ)生物还原过程的影响,通过分析生物炭还原产物表观形貌、表面铬形态分布以及官能团变化情况,探讨生物炭对Cr(Ⅵ)生物还原的效果并阐明还原机理。结果表明在生物还原过程中添加固体电子传递体显著提升了微生物对Cr(Ⅵ)污染地下水的修复效率。单纯微生物对Cr(Ⅵ)的还原率仅为52.19%-56.80%,生物炭的添加提高了溶液中Cr(Ⅵ)最终还原率。当生物炭制备温度为700℃时,粒径越小,生物炭对Cr(Ⅵ)生物还原的强化效果越好;相同小粒径下,700℃生物炭(S700)对Cr(Ⅵ)生物还原的强化效果优于1000℃和400℃生物炭,Cr(Ⅵ)最终还原率为77.76%,一级动力学常数为0.0201,生物还原强化系数为2.83,且随着S700投加量的增加,强化系数也相应增加。还原产物表征结果显示,还原产物固体表面的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)占比分别为61.79%和38.21%,S700通过含氧基团C-OH和C-O来还原Cr(Ⅵ),也可充当电子传递体通过含氧基团-OH和C-O间转化还原Cr(Ⅵ),通过C=O含氧基团耦合还原产物Cr(Ⅲ)。(2)通过一步反应法和化学改性法两种方式将醌类化合物蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)耦合至M700生物炭表面,成功制备两种BC-AQDS材料(ZM700和PM700),发现1 g·L-1的ZM700和PM700材料均可强化Cr(Ⅵ)的生物还原,强化系数分别为6.82(ZM700)和2.05(PM700)。当ZM700投加量为1、3、5 g·L-1时,强化系数先升高再降低,分别为1.75、6.58和4.82。耦合材料的制备温度(ZM400、ZM700、ZM1000)影响对Cr(Ⅵ)生物还原的强化效果,强化系数分别为16.09、13.27和2.73,ZM400实验组效果最好。不同粒径的400℃生物炭耦合AQDS(ZB400、ZM400、ZS400)后,强化系数分别为8、13和13.43,粒径越小对Cr(Ⅵ)的生物还原的强化能力越好;在400℃条件下制备的小粒径生物炭(S400)耦合醌类蒽醌-2-磺酸盐(AQS)与2-羟基-1,4-萘醌(2-HNQ),对Cr(Ⅵ)生物还原的强化系数为10.25(AQDS)>3(AQS)>2.13(2-HNQ),其中ZS400材料对Cr(Ⅵ)生物还原促进能力最强。BC-AQDS的还原产物表征结果显示,AQDS通过替代C-OH基团成功耦合到生物炭表面,提高了生物炭中醌类官能团含量,此外ZS400也通过含氧基团-OH和C-O间转化来充当电子传递体来还原Cr(Ⅵ)。ZS400在Cr(Ⅵ)生物还原后,表面附着的Cr(Ⅲ)占比较高,表明还原产物Cr(Ⅲ)通过C=O含氧基团附着在ZS400材料表面。由此表明在生物炭上固定醌类化合物可对微生物还原Cr(Ⅵ)过程进行进一步强化,同时可有效解决可溶性电子传递体不可回收的问题。(3)本研究考察了BC-AQDS材料(ZM700)在Cr(Ⅵ)生物还原过程中的重复利用能力,并结合实际地下水条件分析了固体电子传递体在地下水污染场地应用的可行性。结果显示ZM700重复使用三次过程中对Cr(Ⅵ)生物还原的促进作用逐渐减弱,通过化学改性法再次耦合AQDS后,可恢复其强化功能。将S700和ZS400应用于实际铬污染地下水中后发现,添加铬还原微生物时Cr(Ⅵ)还原效率仅为54.48%,当添加S700和ZS400后,Cr(Ⅵ)还原效率增加至62.69%和95.63%,其Cr(Ⅵ)生物还原强化系数分别为1.29和5.19。由此表明,利用固体电子传递体强化地下水中Cr(Ⅵ)生物还原过程具有较高可行性,可有效保障地下水水质安全。本研究结果可为开发低成本、高修复率、可回收利用的Cr(Ⅵ)污染修复工艺提供理论依据。
其他文献
报纸
在全球经济一体化的大环境中互联网技术的应用日益广泛,跨境电子商务是国际贸易的一种主要形式,网上购物的规模不断扩大,我国的电子商务正处在一个重要的转型时期。由于传统的电子商务交易对第三方平台的依赖性,电子商务的交易过程中会产生各种各样的风险。在与跨境电商有关的交易中付款方式起着举足轻重的作用,应用区块链技术可以很好地解决风险问题。本文从区块链技术的角度入手,对其在跨境电商中的应用进行了剖析,有效解决
期刊
交路表是综合考虑城市轨道交通列车时刻表中每列车的到/离站时间、车次、是否载客等条件编制而成的。在实际运营中时刻表的更替是不可避免的,根据时刻表迅速编制合理、高效的交路表是乘务组织工作的关键。基于此,文章以北京地铁大兴机场线为例,研究交路表的编制方法、注意事项,为地铁行车组织工作提供思路和方法。
期刊
在以美国为首的西方国家对我国实施舆论压制、发动颜色革命的过程中,往往通过在网络上炮制一系列热点事件议题,潜移默化地改变民众文化信仰和意识形态。这类认知威胁存在一定的特征,在事件深度发酵的前期,能够通过相关手段进行甄别和预防。依据国际化视角对我国当前可能面临的主要网络认知威胁种类、威胁来源进行分析总结,并从技术层面给出相关能力建设启示,为认知主动防御策略的制定和系统建设提供思路。
期刊
目的 观察于秀梅主任医师运用越鞠汤加减治疗慢性肾小球肾炎的效果,为中医辨治慢性肾小球肾炎提供思路。方法收集于秀梅主任医师门诊就诊的慢性肾小球肾炎患者86例,随机分为试验组和对照组,各43例,对照组给予盐酸贝那普利片,试验组在对照组基础上给予越鞠汤加减,观察2组患者临床疗效、尿蛋白定量、尿红细胞计数。结果 治疗后,试验组总有效率为95.3%(41/43),高于对照组的81.4%(35/43)(P<0
期刊
党的二十大报告提出,完善国家安全力量布局,构建全域联动、立体高效的国家安全防护体系。这是贯彻总体国家安全观的必然要求,是提升国家安全能力的必然要求,是实现国家治理体系和治理能力现代化的重要方面。在这个国家安全防护体系中,认知安全处于前沿位置,保障了国家的认知安全,总体国家安全才具备思想基础和理论逻辑。国家认知安全体系包含主流价值观安全、历史记忆安全、叙事安全和符号安全等四个部分。认知安全体系的确立
期刊
目的:探讨静吸复合麻醉(CIVIA)与全凭静脉麻醉(TIVA)对老年子宫肌瘤患者腹腔镜剥除术后认知功能及血流动力学影响。方法:选取2019年1月-2021年12月本院接受腹腔镜剥除术老年子宫肌瘤患者90例,根据全身麻醉方式分为TIVA组(45例)和CIVIA组(45例),分析两组围术期血流动力学指标、应激反应指标以及简易智能量表(MMSE)评分。结果:麻醉诱导前和麻醉诱导后心率(HR)、平均动脉压
期刊
<正>在春秋时期,鲁国著名工匠公输盘给楚国制造云梯器械用来攻打宋国。墨子得知消息后,前往楚国劝说楚王。见楚王后,墨子通过打比方让楚王觉得攻打宋国不妥,最后放弃攻打宋国。在这个故事中,墨子利用“知类”法劝降,通过改变对手的认知进而影响其决策和行动,最终达到“不战而屈人之兵”的目的,这也是早期认知对抗的雏形。
期刊
跨境电商是电子商务、云技术、大数据、人工智能、物联网等多种技术融合而生的一种新型的数字化贸易。跨境电商作为外贸新兴产业,虽然在我国起步较晚,但凭借它自身灵活的贸易交易优势,发展态势迅猛,同时也暴露出一些问题,特别是2020年全球性公共卫生事件,出入境贸易面临危机,跨境电商受到了强烈冲击而减缓了发展步伐。本文分析跨境电商行业面临着各类挑战,如平台支付、国内冷链物、信息安全等问题,剖析问题的根源对我国
期刊
目前,基于无线通信的移动闭塞列车自动控制系统(CBTC)已成为我国市域(郊)铁路信号系统的主流制式之一。在调查分析国内市域(郊)铁路CBTC系统互联互通现状,分析影响互联互通的技术问题、制约因素的基础上,对典型的市域(郊)铁路CBTC系统互联互通方案进行研究,并规划重点问题解决路径,以期为我国市域(郊)铁路互联互通关键技术发展起到积极的推动作用。
期刊