【摘要】：重金屬污染是一個(gè)全球性的環(huán)境問題,由于食物鏈的毒性富集作用導(dǎo)致人類嚴(yán)重健康問題。相比其他重金屬,如Cu~(2+),Mn~(2+),Ni~(2+)等,Pb~(2+)是一種毒性更強(qiáng)的重金屬。鉛會(huì)損害人類的神經(jīng)、消化、免疫能力和生殖系統(tǒng),會(huì)影響兒童的智力發(fā)育。鑒于此,國(guó)內(nèi)外眾多研究人員已著重研究新型的重金屬污染處理方法。其中生物吸附法具有操作簡(jiǎn)單、處理效率高、投資少、無二次污染等眾多優(yōu)點(diǎn),尤其對(duì)處理低濃度含鉛廢水具有一定優(yōu)勢(shì),其中微生物特別是細(xì)菌在此方面具有很大潛力,且自然界中種類多、分布廣,可以作為良好的Pb~(2+)吸附劑。本研究從內(nèi)蒙古某乳品廢水中分離篩選出一株耐鉛菌株H1,經(jīng)16S rDNA鑒定為嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)。用該游離菌處理含Pb~(2+)廢水,研究不同吸附劑用量、pH值、吸附時(shí)間、Pb~(2+)初始濃度等因素對(duì)Pb~(2+)吸附效果的影響,確定最佳吸附條件。然后采用固定化技術(shù),利用海藻酸鈉及膠粉將菌株H1菌固定化,合成新型生物吸附劑ARSIB(Alginate-Rubber powder-Strain Immobilized Beads),以實(shí)現(xiàn)重金屬與水的固液分離,并圍繞ARSIB對(duì)含鉛廢水的吸附條件、性能及機(jī)理展開研究。取得成果如下:菌株H1最高耐受Pb~(2+)濃度達(dá)500 mg/L。游離態(tài)菌株H1處理含Pb~(2+)廢水時(shí):當(dāng)pH 6.0、Pb~(2+)初始濃度為20 mg/L、菌體投加量為0.64 g/L、溫度為30℃、吸附時(shí)間為30 min時(shí),Pb~(2+)去除率達(dá)92.27%,在最優(yōu)條件下對(duì)Pb~(2+)最大吸附量為134.76 mg/g。ARSIB合成最佳條件為:4%海藻酸鈉、75%菌懸液,3.2%橡膠粉和24 h交聯(lián)時(shí)間。ARSIB處理含Pb~(2+)廢水最佳條件分別為:ARSIB投加量12 g/L,Pb~(2+)初始濃度為100 mg/L,pH為5.0,時(shí)間為3 h。在ARSIB對(duì)Pb~(2+)吸附過程中,Freundlich方程擬合系數(shù)(0.994)比Langmuir方程擬合系數(shù)(0.981)高,表明此吸附過程更符合Freundlich方程;對(duì)Pb~(2+)吸附動(dòng)力學(xué)過程中,準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)的擬合系數(shù)(0.999)比準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)的擬合系數(shù)(0.977)高,表明此吸附動(dòng)力過程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。利用ARSIB吸附Pb~(2+)前后能譜圖分析比對(duì):發(fā)現(xiàn)吸附Pb~(2+)后的能譜圖中有明顯鉛峰出現(xiàn),可以確定生成物中含有鉛沉淀物質(zhì);且P、S在吸附鉛和形成含鉛沉淀物過程中可發(fā)揮了重要作用;同時(shí),Na、Ca等也可能以離子交換的形式參與Pb~(2+)的吸附過程。將吸附Pb~(2+)前后的ARSIB作了FTIR比對(duì)分析,揭示了ARSIB表面存在陰離子基團(tuán)(如:-CH、-NH等)。而且Pb~(2+)吸附后官能團(tuán)振動(dòng)頻率的變化,表明這些基團(tuán)參與了吸附過程,如峰2940 cm~(-1)(-CH)移動(dòng)到2920 cm~(-1);峰1440 cm~(-1)(-NH)轉(zhuǎn)移到1420 cm~(-1)等。通過ARSIB吸附Pb~(2+)前后XRD圖分析得出:鉛和磷化合物存在于吸附Pb~(2+)后的ARSIB中,Pb~(2+)與菌體細(xì)胞表面的功能基團(tuán)(如羥基、氨基等)發(fā)生了相互作用,形成絡(luò)合物附著于細(xì)胞表面,接著與磷酸基團(tuán)進(jìn)一步反應(yīng),最后生成磷酸鹽沉淀,如Ca_3(PO_4)_2和Pb_5(PO_4)_3(OH)等,從而有效去除水溶液中的Pb~(2+)。
【圖文】：

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 650.00.10.20.30.40.50.60.7OD600nm時(shí)間(h)圖 3-1 菌株 H1 的生長(zhǎng)曲線Fig. 3-1 Growth curve of strain H1定落形態(tài)特征到固體培養(yǎng)基上，倒置放于 30 ℃的恒溫培養(yǎng) 基本形態(tài)如圖 3-2 和表 3-2。

圖 3-3 菌株 H1 環(huán)境掃描電鏡圖Fig. 3-3 SEM photograph of the strain H13.4.3 菌株 H1 16S rDNA 序列分析結(jié)果3.4.3.1 菌株 H1 16S rDNA 的 PCR 擴(kuò)增以菌株 H1 的基因組 DNA 為模板，對(duì)其進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增，將得到的 PCR 產(chǎn)物用電泳檢測(cè)驗(yàn)證，其 PCR 電泳圖如圖 3-4 所示。20001000
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703;X172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2631618