收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Leucobacter sp. CRB1菌还原铬(VI)的机理及其在铬渣解毒中的应用

朱文杰  
【摘要】: 铬渣污染是我国重大的环境问题,历年的堆存量已经达到600万吨,其中以六价形念存在的铬是对人体危害最大的八种化学物质之一,是国际公认的三种致癌金属物之一,因此铬渣六价铬污染的治理一直是环保领域的重大课题。本研究分离到一株高效铬还原菌命名为CRB1菌,可以将高浓度的六价铬还原为三价铬,实现六价铬的解毒处理,在生物法治理铬污染方面具有非常广阔的应用前景。 基于微生物在极端环境下生存的胁迫机制,从长沙铬盐厂铬渣堆放场的重度铬污染环境中分离到高效六价铬还原菌株。菌株CRB1生长的最佳温度为35℃,最佳pH为8.0,最适盐浓度在0.1~0.5 mol/L之间,是一种中温、耐碱的轻度嗜盐菌。在最适条件下,该菌的世代时间为117 min:六价铬浓度小于1000mg/L时对细菌生长的影响较小;外控电势在-900~300 mv时可以促进细菌的生长。细菌生理生化特性的检测及16S rDNA的测序比对均证明该菌为白色杆菌属(Leucobacter.sp)的一个新种,其DNA序列已经提交至Genbank数据库。 系统研究了铬还原菌Leucobacter sp.CRB1还原六价铬的行为特性,发现细菌在生长的过程中还原六价铬,其最适合的环境条件为pH 9.0,温度30℃,反应需要氧气的存在。培养液中乳酸钠的加入可以提高还原速率,最适浓度为4g/L。还原过程中较高的接种量可以减少还原所需时间,而较高六价铬浓度则会延长还原的过程。在休眠细胞反应体系中,六价铬的还原绝对需要细菌细胞的存在,细菌的代谢产物无任何还原能力,体系所需最佳还原条件与生长细胞基本相同。在此基础上首次建立了细菌还原六价铬能力的评价体系,提出了铬还原容量的概念。在最适条件下,六价铬对CRB1菌的最小抑菌浓度为1180 mg/L,生长细胞最大还原量为1820 mg/L,休眠细胞的最大还原量为2180 mg/L,还原速率为5.45 mg/L·min,体系的铬还原容量为2490 mg/L。 为探究Leucobacter sp.CRB1菌还原六价铬的作用机制,采用扫描电镜、透射电镜以及EDXA、EPR等分析手段对还原反应前后细菌细胞形貌进行了直观的观察,并对还原反应沉淀产物的元素组成进行定性分析。结果表明,Leucobacter sp.CRB1对Cr(Ⅵ)的还原,是由铬还原酶催化的直接还原反应,还原反应在细菌体外发生,反应产物的主要组成元素为三价铬,反应产物成分为Cr(OH)_3,六价铬还原活性物质主要位于细胞膜上。乳酸钠在CRB1菌催化还原六价铬的反应中起电子供体的作用,HPLC分析表明反应生成了醋酸钠以及少量丙酮酸钠,其中丙酮酸钠属反应的中间产物。在反应中每个乳酸钠分子可为Cr(Ⅵ)的还原提供4个电子,本身被氧化成醋酸钠。 分别从化学动力学和酶促动力学的角度建立了CRB1菌在生长状态和休眠状态下还原六价铬的动力学模型。在最适条件下,当体系中初始六价铬的浓度小于2000 mg/L时,休眠细胞催化还原六价铬的反应是零级反应;当六价铬浓度大于2000 mg/L时,反应呈现一级反应的特征。生长细菌还原六价铬也符合零级反应的动力学特征。运用底物抑制的Monod方程建立六价铬还原的数学模型,亦可模拟反应的过程,但不如化学反应动力学方程准确。酶促动力学研究的结果说明该氧化还原反应由乳酸钠的氧化和六价铬的还原两个基元反应构成,每个基元反应均为单底物的酶促反应。 针对原长沙铬盐厂铬渣污染的现状及铬渣的性质,依据CRB1菌还原Cr(Ⅵ)的有关机理,提出并研究了细菌柱浸解毒铬渣的工艺。在最佳条件下,解毒后的铬渣浸出液达到国家污水综合排放标准(GB 8978-1996);解毒后废渣的浸出毒性低于国家固体废物浸出毒性鉴别标准(GB 5085-1996)。解毒过程中细菌对铬渣表面具有溶蚀作用,铬渣中的某些物相在细菌作用下发生分解。解毒后渣中的Ca_(12)Al_(14)O_(33)和Ca_4Al_2SO_(10)·16H_2O消失,方镁石(MgO)的含量也有较大降低,包裹于这些复杂化合物中的难浸Cr(Ⅵ)被释放,从而提高了铬渣中六价铬的浸出率和解毒效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 唐景春;铬渣制砖的毒性浸出及评价[J];干旱环境监测;2001年04期
2 张宏勋;余锡孟;叶朋;王天贵;;铬渣中六价铬溶出方法研究[J];天津化工;2008年02期
3 那贤昭;齐渊洪;;铬渣在钢铁冶金过程中的资源化利用[J];钢铁研究学报;2009年04期
4 谷军;宋开伟;钱觉时;;铬渣特性及解毒利用技术[J];粉煤灰;2007年02期
5 温志权;许良育;冯三妹;;铬渣的安全存放[J];无机盐工业;1992年05期
6 陈春羽;彭莉;王定勇;;模拟酸雨对铬渣中Cr~(6+)的淋出影响[J];西南大学学报(自然科学版);2008年01期
7 龙腾发,柴立元,郑粟,闵小波;生物法解毒六价铬技术的应用现状与进展[J];安全与环境工程;2004年03期
8 陈振林;黄志强;;二氧化碳常温浸提法回收铬渣中铬的研究[J];无机盐工业;2006年08期
9 汪瀚,刘大银,刘先利,鄢达成,刘斌;铬渣与粉煤灰混合填埋固定六价铬的研究[J];地质勘探安全;2001年01期
10 李先荣;张国庆;马顺友;秦龙;;煤还原解毒铬渣中六价铬分析方法[J];无机盐工业;2009年05期
11 黎小华;含铬废渣的综合利用[J];重庆环境科学;1995年02期
12 郑礼胜,王士龙,李建霞;铬渣的稳定化研究[J];现代化工;1999年03期
13 陈俊敏,李 刚,欧阳峰,付永胜;铬渣作水泥矿化剂的经济及环境效应分析[J];四川环境;2002年02期
14 纪柱;治理铬渣的两个关键[J];无机盐工业;2004年05期
15 吕慈,张锦利,金元红;“铬渣山”周围人群的姐妹染色单体互换分析[J];癌变.畸变.突变;1991年02期
16 刘方,张效苏,陈超五;铬渣中全量六价铬溶取方法研究[J];环境科学研究;1995年04期
17 戴昊波;曹宏斌;李玉平;张懿;;酸浸-生物法处理铬渣[J];过程工程学报;2006年01期
18 王代芝;铬渣和含铬废水的处理综述[J];辽宁化工;2004年10期
19 吕慈,张锦利,金元红;“铬渣山”周围人群的姐妹染色单体互换分析[J];癌变.畸变.突变;1990年02期
20 纪烈孔;铬渣烧制炻质砖的渣解毒机理研究[J];无机盐工业;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾祥武;王天贵;;铬渣中六价铬碱法溶出及还原[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(下卷)[C];2007年
2 张丽华;王恩德;;辽宁省新城子铬渣有毒物质含量分析及铬渣处理对策研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
3 曹威;党志;易筱筠;;改性稻草吸附水体中六价铬的特性与机理[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
4 胡强;俞从正;王瑞;;没食子酸在防治皮革中六价铬机理的研究[A];2010年全国皮革化学品会议论文集[C];2010年
5 曲超;黎维彬;邹剑锋;;电絮凝技术去除废水中的六价铬的研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
6 刘贵镇;王志楼;柳建设;时启立;谢学辉;;剩余污泥去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
7 李家柱;;可取代氰化物和六价铬电镀的工艺和产品[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
8 谢明伟;龚正君;;皮革工业中六价铬检测方法研究新进展[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
9 金钰;;二苯碳酰二肼分光光度法测定水中六价铬测量不确定度评定[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2008年
10 李家柱;林安;;取代重污染六价铬电镀的三价铬电镀研究进展[A];2002北京电镀行业清洁生产研讨会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱文杰;Leucobacter sp. CRB1菌还原铬(VI)的机理及其在铬渣解毒中的应用[D];中南大学;2008年
2 马泽民;Achromobacter sp. CH-1菌解毒铬渣的研究[D];中南大学;2009年
3 张士汉;生物还原耦合化学吸收处理模拟烟气中NO_x的机理及工艺研究[D];浙江大学;2010年
4 张润虎;碘化褐煤、硫酸掺杂聚苯胺纤维、紫茎泽兰活性炭对产价铬离子的吸附研究[D];陕西师范大学;2012年
5 王蕾;辉光放电等离子体降解水中有机污染物与还原六价铬的研究[D];浙江大学;2008年
6 孔肇路;肿瘤增敏药物的增敏作用及机制研究[D];复旦大学;2004年
7 荆国华;Fe~Ⅱ(EDTA)络合吸收结合生物转化脱除NO研究[D];浙江大学;2004年
8 欧志敏;微生物法还原羰基化合物制备手性药物中间体的研究[D];浙江大学;2003年
9 黄加乐;银纳米材料和金纳米材料的植物生物质还原制备及应用初探[D];厦门大学;2009年
10 许燕滨;利用磁生物效应净化含Cr(VI)废水的效果及机理研究[D];广东工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 阳光;铬渣中六价铬的提取与铬黄颜料的资源化技术研究[D];华中师范大学;2002年
2 郑建军;铬渣固化体长期稳定性的研究[D];浙江工业大学;2004年
3 黄玉柱;铬渣稳定化/固化处理技术研究[D];浙江工业大学;2002年
4 李玉;碱性介质中六价铬的电化学还原研究[D];郑州大学;2003年
5 范艳平;快速检测水中六价铬和铅新方法研究[D];重庆大学;2011年
6 罗斌;离子交换法用于回收电镀废水中六价铬的研究[D];西安建筑科技大学;2010年
7 梁波;含铬废渣微波辐照解毒应用基础研究[D];昆明理工大学;2002年
8 李云琴;铬渣污染控制及资源化利用试验研究[D];福州大学;2003年
9 李志方;原料鸭生产及酱鸭加工的质量控制和保鲜技术的研究[D];南京农业大学;2004年
10 王文静;新汶矿区煤矸石特征及综合利用研究[D];山东科技大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 “中国网事”记者 李怀岩;曲靖:“铬渣污染水”威胁珠江源[N];新华每日电讯;2011年
2 《中国环境报》编辑 步雪琳;我们需要这样的世界第一吗[N];东方早报;2011年
3 本报记者郭薇;30多年铬渣一朝除[N];中国环境报;2009年
4 王莉;西宁首次处理56万吨遗留铬渣[N];地质勘查导报;2009年
5 记者 李怀岩;曲靖:铬渣堆出“癌症村”流言[N];新华每日电讯;2011年
6 孙瑞灼;“铬渣污染事件”背后是法律与监管的乏力[N];黄河报;2011年
7 孙瑞灼;铬渣污染事件背后的“帮凶”[N];经济参考报;2011年
8 本报记者 杨兴云;剧毒铬渣堆上的曲靖[N];经济观察报;2011年
9 汪志;甘肃铬渣干法解毒工程化害为利[N];中国化工报;2008年
10 ;曲江清除7万吨有毒铬渣[N];广州日报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978