【摘要】：釩作為一種過渡金屬廣泛存在于地殼中,由于其具有熔點高,質(zhì)地堅硬等特點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。工業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境中的釩污染日益加重,其中地下水污染受到大家的廣泛關(guān)注。運用微生物修復(fù)法來治理污染地下水是近年來的研究熱點。電子供體在微生物修復(fù)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,氣態(tài)電子供體驅(qū)動的微生物修復(fù)過程生物量較低,無二次污染,逐漸成為研究的熱點。利用氫氣作為電子供體微生物還原五價釩過程中,7天內(nèi)五價釩的去除率能夠達到91.0±3.2%,還原的最終產(chǎn)物為四價釩,其中伴存的硝酸鹽能夠被完全去除,最終生成氮氣。探究了初始五價釩濃度和五價釩負荷對五價釩和硝酸鹽還原速率的影響。通過對微生物群落的分析發(fā)現(xiàn)Dechloromonas和Hydrogenophaga等功能微生物在反應(yīng)中起著重要的作用。甲烷作為唯一電子供體和碳源可以有效的生物還原地下水中的五價釩,7天內(nèi)五價釩的去除率能夠達到95.8±3.1%,最終生成四價釩。硝酸鹽的加入表明共存電子受體的存在能夠抑制五價釩的還原效果。實驗過程中檢測到揮發(fā)性脂肪酸生成,可能來自于甲烷的氧化。高通量分析結(jié)果表明,細菌Methylomonas作為已知的能夠參與甲烷氧化和硝酸鹽還原的功能菌得到明顯富集,厭氧甲烷氧化古菌Methanobacterium占比從0.25%增加到85.2%。利用微生物電解池生產(chǎn)氫氣和甲烷,原位支持微生物還原五價釩。在0.8 V電壓下,一個周期(6天)內(nèi),產(chǎn)生氫氣與甲烷的體積比約為4:6。將微生物電解池與生物還原V(V)反應(yīng)器相連,實驗結(jié)果表明五價釩的去除效果良好,五價釩初始濃度為1.5 mM時去除率可以達到94.6±1.3%。這一過程彌補了間歇供給電子供體的缺陷,同時達到了回收能源和廢水處理等目的。Geobacter是一種重要的產(chǎn)電微生物,在微生物電解池中的占比增加到33.07%,同時,為能夠參與五價釩還原過程的功能微生物在生物還原五價釩反應(yīng)器中的占比增加至12.97%。本研究利用氣態(tài)電子供體(氫氣和甲烷)實現(xiàn)了地下水中五價釩的微生物還原,為五價釩污染地下水的高效修復(fù)提供了可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。
【圖文】：

12圖 2-1 反應(yīng)器裝置圖表 2-1 試驗所用試劑表試劑名稱 濃度（g/L） 相關(guān)參數(shù) 生產(chǎn)廠家NaHCO30.5040 分析純 國藥集團化學(xué)試劑CaCl20.2464 分析純 國藥集團化學(xué)試劑MaCl2·6H2O 1.0572 分析純 國藥集團化學(xué)試劑NaCl 0.4459 分析純 國藥集團化學(xué)試劑KCl 0.0283 分析純 國藥集團化學(xué)試劑KH2PO40.0299 分析純 國藥集團化學(xué)試劑

的去除率為 24.2 ± 1.7 mM/h，，反應(yīng)速率高于本研究中 V(V)的電子供體的差異（Liu et al., 2017）。對比 V(V)和硝酸鹽的平級動力學(xué)速率常數(shù)可以得到 V(V)的去除速率慢于硝酸鹽，生物的毒性較硝酸鹽更高（Liu et al., 2017）。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X523;X172

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本文編號：2658890