介体调控Te(Ⅳ)生物还原特性及机理研究

摘要

碲及含碲化合物广泛应用于冶金、玻璃、石油化工等领域,近年来在光伏及热电等可再生能源科技中也发挥着越来越重要的作用.碲是稀缺元素,占地壳丰度0.005ppm,目前碲的生产及回收方法效率低且使用有毒化学试剂,因此,需要寻找经济高效的降解碲化合物及回收碲元素的方法.稳定的碲化合价态包括碲酸盐Ye(Ⅵ)、亚碲酸盐Te(Ⅳ)、碲单质(0)及碲化物(-2),其中水溶性的亚碲酸盐(Ⅳ)较碲酸盐Te(Ⅵ)的毒性更高,当其浓度为1μg/L时对微生物即可产生抑制作用,碲单质不溶于水且毒性最低,故将亚碲酸盐Te(Ⅳ)还原为低毒性的碲单质是一种可行的绿色经济的策略.不同于化学还原反应需要高温高压的极端环境,生物处理技术由于其操作简便、经济环保等特点,近些年备受关注.针对传统生物还原效率低和耗时长的问题,本研究探讨四种氧化还原介体对希瓦氏菌降解亚碲酸盐的调控作用,对比降解速率,提高胞外微晶的产量,完善了氧化还原介体催化强化重金属生物还原的机理研究.实验探究希瓦氏菌还原Te(Ⅳ)的最适条件(温度、pH等)和水溶性氧化还原介体蒽醌-1-磺酸钠、蒽醌-2-磺酸钠、蒽醌-1,5-二磺酸钠、蒽醌-2,6-二磺酸钠对菌体还原Te(Ⅳ)的促进效果,并筛选出最佳介体以及确定其最佳投加浓度,通过引入可以阻断电子传递的代谢抑制剂,来探究介体调控的电子传递机制模型.水溶性Te(Ⅳ)的含量采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测量,碲微晶位置及粒径利用扫描电镜(SEM)及ZETA电位观察测量.本研究对丰富国内外有关氧化还原介体在环境污染物加速降解中的应用，拓展重金属污染生物转化的内涵，提升污染控制应对能力，具有重要的理论意义、较强的学术前沿性和广阔的应用前民习戈己。