小球藻去除水体中Cr(VI)的机理及应用研究

摘要

工业生产广泛应用Cr引发环境中水体的铬污染，由于Cr(Ⅵ)的剧毒性和移动性，必须对Cr(Ⅵ)污染进行防治．藻类作为一种环保、廉价、广泛存在的生物材料能够有效的吸附水体中的Cr(Ⅵ)，并将其还原成低毒的Cr(Ⅲ)。Chlorellavulgaris和Chlorella pyrenoidsa是两种常见的来源广泛的小球藻。本文讨论了死亡小球藻藻体去除高浓度Cr(Ⅵ)的机理及影响因素，以及活的C．vulgaris对低浓度Cr(Ⅵ)的去除情况及耐受性。
　　 借助FTIR、EDX、XPS等表征手段考察了死亡小球藻藻体去除Cr(Ⅵ)的机理．结果发现：(1)Cr(Ⅵ)的吸附依靠表面络合作用，-NH2和-COOH是主要功能基团，蛋白质含量高的藻体对Cr(Ⅵ)的吸附量高；(2)还原Cr(Ⅵ)成Cr(Ⅲ)的主要功能基团为仲醇；(3)Cr(Ⅲ)的吸附依靠离子交换作用，藻体表面的碱土金属离子含量越高，对Cr(Ⅲ)的吸附量越高。
　　 考察了pH、温度、初始Cr(Ⅵ)浓度、死藻体用量对C．vulgaris和C．pyrenoidsa去除Cr(Ⅵ)情况的影响。结果表明：(1)低pH能够促进Cr(Ⅵ)的去除，pH2时Cr(Ⅵ)的吸附量最高，pH1时Cr(Ⅵ)的还原量和Cr(Ⅵ)去除率最高；(2)高温促进Cr(Ⅵ)的还原和Cr的吸附；(3)初始Cr(Ⅵ)浓度越高，藻体对Cr(Ⅵ)的去除率越低，但单位质量藻体所吸附的Cr量及还原的CrⅥ)量越高；(4)藻体用量越大，Cr(Ⅵ)的去除率越高，但单位藻体所吸附的Cr量和还原的Cr(Ⅵ)量越低。在45℃，pH2，初始Cr(Ⅵ)浓度50mg/L，藻体用量1g/L条件下，C．vulgaris和C．pyrenoidsa对Cr吸附量、Cr(Ⅵ)还原量、Cr(Ⅵ)去除率分别达到10.8mg/g、25mg/g、58.5％和13.5mg/g、26mg/g、60％。
　　 考察了C． vulgaris对0.5-25mg/LCr(Ⅵ)的去除情况和耐受情况。结果表明：(1)随着Cr浓度的升高，Cr(Ⅵ)对C．vulgaris生长抑制增强，C．vulgaris藻体内叶绿素含量下降；(2)随着初始CrⅥ)浓度升高，C．vulgaris对Cr(Ⅵ)的去除率下降，但单位藻体的Cr富集量增加；(3)活的C．vulgaris对Cr的富集或耐受机理可能有：通过叶绿体富集Cr，诱导形成液泡，对Cr的外排作用。
　　 以上研究旨在发掘死亡藻体和活藻体在高浓度和低浓度Cr(Ⅵ)水体处理中的应用潜力，可为该领域的进一步研究提供理论依据。