硫酸盐还原菌与Cu/Fe双金属颗颗粒处理含铜、锌废水的研究

摘要

重金属会对神经，肝脏，骨骼以及一些关键酶的功能产生严重的损害，并且能够通过食物链的累积从而造成严重的生态环境和人类健康问题。它们通常来源于采矿作业、金属电镀工厂、发电厂、电子设备制造单位和制革厂，普遍存在于过程废物流中。在最近几十年，重金属在环境中含量急剧增加。因此，开展从废水中有效去除重金属的技术和方法的研究具有重要的意义。
　　 本研究使用硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria，SRB)和Cu/Fe双金属颗粒处理含Cu2+和Zn2+的重金属废水。通过富集和驯化，获得高效的硫酸盐还原菌。利用化学方法制备出Cu/Fe双金属颗粒。这种SRB-Cu/Fe双金属处理技术具有物理化学和生物处理的组合优势，可应用范围广，成本低廉、操作管理简便，去除重金属效率高。
　　 本研究主要工作如下:
　　 1.高效SRB的获得。使用实验室保藏的SRB，在37℃、pH6，输液瓶封闭厌氧培养的条件下，通过在培养基中分别依次增加Cu2+和Zn2+的浓度，驯化并获得了对重金属耐受性高的SRB。
　　 2.Cu/Fe双金属颗粒的合成。通过金属铁颗粒与氯化铜溶液发生反应制得Cu/Fe双金属颗粒。将制备所得的颗粒混合物过滤并用氮气饱和的超纯水冲洗4到5次，然后通过冷冻干燥机干燥24h。制得干燥的Cu/Fe双金属颗粒，并用扫描电镜分析Cu/Fe双金属颗粒表面特征。
　　 3.SRB-Cu/Fe双金属体系应用于含铜、锌废水的处理。比较了在SRB-Cu/Fe双金属体系与SRB体系、Cu/Fe双金属体系条件下，不同金属离子浓度，pH和温度对处理含铜、锌废水的效果影响，并探讨了不同铜负载量对SRB-Cu/Fe双金属体系处理Cu2+和Zn2+效果的影响。最后研究了利用SRB-Cu/Fe双金属体系处理含铜、锌废水随时间的变化。结果表明，SRB-Cu/Fe双金属体系的重金属处理效率明显高于Cu/Fe双金属或SRB体系。该体系能够快速有效的去除废水中的铜、锌离子。Cu/Fe双金属颗粒的参与使SRB对铜、锌金属的耐受性得到显著的提高，对铜的耐受性从100mg/L提高到200mg/L，对锌的耐受性从300mg/L提高到400mg/L。在初始浓度为100mg/L的条件下，处理48h后，铜和锌去除效率分别达到98.2％和99.7％。而在SRB和Cu/Fe体系中，其去除效率分别只有29.8％ Cu2+，90.9％ Zn2+和63.8％ Cu2+，72.6％ Zn2+。这种SRB-Cu/Fe双金属体系在处理含重金属废水领域将具有较大的潜力。

目录

摘要

第一章 引言和文献综述

1．1 重金属

1．1．1 重金属的危害与来源

1．1．2 重金属污染现状

1．1．3 含重金属废水的处理技术

1．2 硫酸盐还原菌

1．2．1 硫酸盐还原菌的分布

1．2．2 硫酸盐还原菌的特点

1．2．3 硫酸盐还原菌处理重金属的机理

1．2．4 硫酸盐还原菌的研究进展

1．3 双金属体系

1．4 本课题的研究意义和目的

1．5 本课题的主要研究内容

第二章 实验材料与方法

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 试验仪器

2．2 试验方法

2．2．1 培养基的配方

2．2．2 合成废水的配制

2．2．3 Cu(Ⅱ)的测定方法

2．2．4 Zn(Ⅱ)的测定方法

2．2．5 硫酸根的测定

第三章 高效SRB还原重金属的研究

3．1 引言

3．2 SRB的富集与驯

3．2．1 SRB的驯化

3．2．2 SRB的富集

3．3 不同条件对SRB还原重金属的影响

3．3．1 pH对SRB还原Cu2+和Zn2+影响

3．3．2 温度对SRB还原Cu2+和Zn2+影响

3．4 结果与分析

3．4．1 pH对Cu2+去除率的影响

3．4．2 pH对Zn2+去除率的影响

3．4．3 温度对Cu2+去除率的影响

3．4．4 温度对Zn2+去除率的影响

3．5 本章小结

第四章 Cu／Fe双金属支持的SRB处理含重金属废水的研究

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 SRB的来源

4．2．2 Cu／Fe双金属颗粒的制备

4．2．3 溶液的配制

4．2．4 合成废水的配制

4．2．5 厌氧反应器

4．2．6 分析方法

4．3 结果与分析

4．3．1 SRB和Cu／Fe双金属的SEM分析

4．3．2 Cu负载量对SRB-Cu／Fe双金属体系处理效果的影响

4．3．3 不同金属初始浓度对SRB-Cu／Fe双金属体系处理效果的影响

4．3．4 不同pH对SRB-Cu／Fe双金属体系处理效果的影响

4．3．5 不同温度对SRB-Cu／Fe、SRB和Cu／Fe体系处理效果的影响

4．3．6 不同体系处理含重金属废水的效果

4．3．7 SRB-Cu／Fe双金属体系还原重金属机理的探讨

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间撰写、发表的学术论文

致谢

附录

声明