競(jìng)爭(zhēng)離子條件下吸附—微生物還原去除高氯酸鹽的作用及機(jī)制研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-25 01:31
高氯酸鹽是具有高穩(wěn)定性、高擴(kuò)散性和持久性的新型無(wú)機(jī)污染物。作為一種強(qiáng)氧化劑,高氯酸鹽一直被廣泛應(yīng)用于火箭推進(jìn)劑、軍火工業(yè)、煙火制造、汽車氣囊及高速公路安全閃光板等領(lǐng)域。高氯酸鹽主要影響人體的甲狀腺功能,抑制人體正常的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育,尤其是嬰兒的大腦組織發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)飲用水、地下水、地表水和瓶裝水中均有高氯酸鹽檢出,其平均質(zhì)量濃度分別達(dá)到2.46、3.04、2.82、0.22μg/L,這說(shuō)明高氯酸鹽污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅到我國(guó)的飲用水源安全。本研究使用生物質(zhì)吸附劑耦合微生物還原法對(duì)水體中低濃度的高氯酸鹽進(jìn)行富集并微生物處理,將富集于吸附劑表面的ClO4-還原為無(wú)害的Cl-,實(shí)現(xiàn)高氯酸鹽無(wú)害化及生物質(zhì)吸附劑的同步微生物再生。本文系統(tǒng)地研究了吸附-微生物還原聯(lián)用技術(shù)在多種條件下還原高氯酸鹽的行為及機(jī)制,探討了高氯酸鹽還原菌(PRB)在不同pH、競(jìng)爭(zhēng)離子、氧化還原電位、溫度等條件下,對(duì)富集于生物質(zhì)吸附劑表面高氯酸鹽的還原效果,初步了解了 PRB的種群構(gòu)成與特性,并與純菌株(Azospirasp.KJ)進(jìn)行對(duì)比。此外,通過(guò)多種表征手段分析了生物質(zhì)吸附劑的結(jié)構(gòu)和組成,探討了其吸附高氯酸鹽的機(jī)理...
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1磁性蘆竹生物質(zhì)吸附劑(MACR)的制備機(jī)理圖??
3.1.2?CS-resin吸附、脫附高氯酸鹽的熱力學(xué)研究??為進(jìn)行高氯酸鹽在CS-resin表面的吸附熱力學(xué)研宄,實(shí)驗(yàn)中高氯酸鹽的初始??濃度調(diào)整為為50?600?mg/L。吸附、脫附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-2所示,實(shí)驗(yàn)中??CS-resin對(duì)高氯酸鹽的吸附至平衡時(shí)的吸附量(Qexp)可達(dá)138.9?mg/g。另外,化學(xué)??再生后的CS-resin對(duì)高氯酸鹽吸附量可達(dá)133.3?mg/g,此結(jié)果說(shuō)明該生物質(zhì)吸附??劑可以通過(guò)化學(xué)鹽水再生的方法多次利用。???Langmuir?model??120?-?2max:?133.3-138.9?mg/g??R2?:?0.990-0.997??loo-?一.??^?■?Adsorption?isotherm??gQ?罄?Desorption?isotherm??|?■?^??二?60?-?jy??Freundlich?model??^?■?/jj?K?:?17.7-20.4??40?n?:?3.17-3.35?廠上巧嚴(yán)1??if.嫌?,?A?;?0.73-1.28??'H?R"?:?0.990-0.997?B?:?26.13-29.31??20?J?R2:?0.990-0.997??0?n?i?i?,?i?,?i?,?i?,?i_??0?100?200?300?400?500??Equilibrium?perchlorate?Ce?(mg/L)??圖?3-2?CS-resin?吸附、脫附高氯酸鹽等溫線(Langmuir
3.2.2?PRB群落結(jié)構(gòu)分析??為了分析高氯酸鹽還原菌群馴化前后的群落組成,我們對(duì)好氧活性污泥和厭??氧高氯酸鹽還原菌群進(jìn)行了基因組高通量測(cè)序,所得結(jié)果見(jiàn)圖3-4。從微生物群??落分類圖(圖3-4b)中可以看出,脫氯單胞菌屬(Dechloromonas)在PRB中為??優(yōu)勢(shì)菌種,占比61.9%,且其中包含大量高氯酸鹽還原菌菌株。這一結(jié)果比馴化??培養(yǎng)前的好氧活性污泥中Dechloromonas的占比(1.4%)顯著增加。另外,在??PRB中也存在幾種其他屬的細(xì)菌,其占比較低,如Desulfobacter?(5%),??Cetobacterium?(4%)及?Longilinea?(2%)等。??通過(guò)對(duì)比PRB中細(xì)菌的16S?rDNA基因序列和基因數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄,我們??構(gòu)建了微生物系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(圖3-4?c)。各個(gè)細(xì)菌菌株在基因數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索編號(hào)如??下:CXB?(NR?024884.1),Jm?蘆.ra?職?K/(HF562218.1),DecWoro臟〇肌??(K\]S912%2.\),?Dechloromonas?sp.clone?PY10-10-50?(KC933994),?PSt?(AF170348.1)>??Escherichia?coli?isolate?2PIC2?(HF936930.1)?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Effect of ethanedioic acid functionalization on Ni/Al2O3 catalytic hydrodeoxygenation and isomerization of octadec-9-enoic acid into biofuel: kinetics and Arrhenius parameters[J]. Olumide Bolarinwa Ayodele,Kallidanthiyil Chellappan Lethesh,Zahra Gholami,Yoshimitsu Uemura. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[2]Simultaneous removal of selected oxidized contaminants in groundwater using a continuously stirred hydrogen-based membrane biofilm reactor[J]. Siqing Xia,Jun Liang,Xiaoyin Xu,Shuang Shen. Journal of Environmental Sciences. 2013(01)
[3]高氯酸鹽污染土壤及地下水的植物-微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 方齊樂(lè),陳寶梁. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(08)
[4]瀏陽(yáng)河水、底泥和土壤中高氯酸鹽的污染[J]. 史亞利,高健民,李鑫,阮挺,蔡亞岐. 環(huán)境化學(xué). 2010(03)
[5]高氯酸鹽的環(huán)境污染問(wèn)題[J]. 蔡亞岐,史亞利,張萍,牟世芬,江桂斌. 化學(xué)進(jìn)展. 2006(11)
[6]北京市飲用水中溴酸鹽、鹵代乙酸及高氯酸鹽研究[J]. 劉勇建,牟世芬,林愛(ài)武,崔建華,杜兵. 環(huán)境科學(xué). 2004(02)
本文編號(hào):2936689
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:99 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1磁性蘆竹生物質(zhì)吸附劑(MACR)的制備機(jī)理圖??
3.1.2?CS-resin吸附、脫附高氯酸鹽的熱力學(xué)研究??為進(jìn)行高氯酸鹽在CS-resin表面的吸附熱力學(xué)研宄,實(shí)驗(yàn)中高氯酸鹽的初始??濃度調(diào)整為為50?600?mg/L。吸附、脫附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-2所示,實(shí)驗(yàn)中??CS-resin對(duì)高氯酸鹽的吸附至平衡時(shí)的吸附量(Qexp)可達(dá)138.9?mg/g。另外,化學(xué)??再生后的CS-resin對(duì)高氯酸鹽吸附量可達(dá)133.3?mg/g,此結(jié)果說(shuō)明該生物質(zhì)吸附??劑可以通過(guò)化學(xué)鹽水再生的方法多次利用。???Langmuir?model??120?-?2max:?133.3-138.9?mg/g??R2?:?0.990-0.997??loo-?一.??^?■?Adsorption?isotherm??gQ?罄?Desorption?isotherm??|?■?^??二?60?-?jy??Freundlich?model??^?■?/jj?K?:?17.7-20.4??40?n?:?3.17-3.35?廠上巧嚴(yán)1??if.嫌?,?A?;?0.73-1.28??'H?R"?:?0.990-0.997?B?:?26.13-29.31??20?J?R2:?0.990-0.997??0?n?i?i?,?i?,?i?,?i?,?i_??0?100?200?300?400?500??Equilibrium?perchlorate?Ce?(mg/L)??圖?3-2?CS-resin?吸附、脫附高氯酸鹽等溫線(Langmuir
3.2.2?PRB群落結(jié)構(gòu)分析??為了分析高氯酸鹽還原菌群馴化前后的群落組成,我們對(duì)好氧活性污泥和厭??氧高氯酸鹽還原菌群進(jìn)行了基因組高通量測(cè)序,所得結(jié)果見(jiàn)圖3-4。從微生物群??落分類圖(圖3-4b)中可以看出,脫氯單胞菌屬(Dechloromonas)在PRB中為??優(yōu)勢(shì)菌種,占比61.9%,且其中包含大量高氯酸鹽還原菌菌株。這一結(jié)果比馴化??培養(yǎng)前的好氧活性污泥中Dechloromonas的占比(1.4%)顯著增加。另外,在??PRB中也存在幾種其他屬的細(xì)菌,其占比較低,如Desulfobacter?(5%),??Cetobacterium?(4%)及?Longilinea?(2%)等。??通過(guò)對(duì)比PRB中細(xì)菌的16S?rDNA基因序列和基因數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄,我們??構(gòu)建了微生物系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(圖3-4?c)。各個(gè)細(xì)菌菌株在基因數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索編號(hào)如??下:CXB?(NR?024884.1),Jm?蘆.ra?職?K/(HF562218.1),DecWoro臟〇肌??(K\]S912%2.\),?Dechloromonas?sp.clone?PY10-10-50?(KC933994),?PSt?(AF170348.1)>??Escherichia?coli?isolate?2PIC2?(HF936930.1)?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Effect of ethanedioic acid functionalization on Ni/Al2O3 catalytic hydrodeoxygenation and isomerization of octadec-9-enoic acid into biofuel: kinetics and Arrhenius parameters[J]. Olumide Bolarinwa Ayodele,Kallidanthiyil Chellappan Lethesh,Zahra Gholami,Yoshimitsu Uemura. Journal of Energy Chemistry. 2016(01)
[2]Simultaneous removal of selected oxidized contaminants in groundwater using a continuously stirred hydrogen-based membrane biofilm reactor[J]. Siqing Xia,Jun Liang,Xiaoyin Xu,Shuang Shen. Journal of Environmental Sciences. 2013(01)
[3]高氯酸鹽污染土壤及地下水的植物-微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 方齊樂(lè),陳寶梁. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(08)
[4]瀏陽(yáng)河水、底泥和土壤中高氯酸鹽的污染[J]. 史亞利,高健民,李鑫,阮挺,蔡亞岐. 環(huán)境化學(xué). 2010(03)
[5]高氯酸鹽的環(huán)境污染問(wèn)題[J]. 蔡亞岐,史亞利,張萍,牟世芬,江桂斌. 化學(xué)進(jìn)展. 2006(11)
[6]北京市飲用水中溴酸鹽、鹵代乙酸及高氯酸鹽研究[J]. 劉勇建,牟世芬,林愛(ài)武,崔建華,杜兵. 環(huán)境科學(xué). 2004(02)
本文編號(hào):2936689
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