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制革厂在革制品生产过程中使用大量的铬鞣剂,导致复鞣废水中Cr(Ⅲ)浓度较高,对人类的健康和生活环境有极大的危害。国家对制革等行业和污水排放单位中重金属铬指标提出了硬性指标要求,促使企业达标排放。本课题组在前期使用复合工艺处理复鞣废水中的Cr(Ⅲ),发现去除效果好,能够达标排放。但工艺中化学试剂用量大,增加了成本。本研究旨在探寻一种吸附效果好、制备简单、价格低廉的方法来解决现阶段面临的问题。本研究从制革废水中分离得到耐铬微生物FN2,以海藻酸钠(SA)和活性炭(AC)为包埋剂,制备得到AC+SA+FN2孢子(活性炭+海藻酸钠+FN2孢子)。考察AC+SA+FN2孢子在不同试验条件下对Cr(Ⅲ)吸附特性的影响,并利用响应曲面法优化试验条件。试验结果表明:(1)经过平板初筛和摇瓶复筛,得到优势除铬微生物FN2(真菌2)。光学显微镜下观察到FN2孢子的足细胞、分生孢子柄、顶囊、初生包子柄和次生包子柄等结构,扫描电镜图(Scanning Electron Microscorp,SEM)观察到孢子呈圆颗粒状。激光扫描共聚焦荧光显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy,LSCM)图观察到菌丝及孢子的立体结构,菌丝互相缠绕。FN2的DNA经PCR扩增后,ITS产物片段大小为569 bp,初步鉴定FN2为曲霉(Aspergillus sp.)。通过系统发育树和菌株FN2在平板的生长情况鉴定菌株FN2为米曲霉(Aspergillus oryzae)。(2)制备得到3种类型固定化微生物:PVA+SA+FN2孢子(聚乙烯醇+海藻酸钠+FN2孢子)、WS+SA+FN2孢子(核桃壳+海藻酸钠+FN2孢子)和AC+SA+FN2孢子,其中PVA+SA+FN2孢子与Cr(Ⅲ)接触后发生解体,经过验证,得出含有PVA的固定化材料无法用于吸附含Cr(Ⅲ)废水。WS+SA+FN2孢子和AC+SA+FN2孢子的最佳用量均为:SA含量为10%,AC(WS)的含量为1%时,对Cr(Ⅲ)的吸附率分别为75.43%和89.80%,得到最佳固定化材料为AC+SA+FN2孢子。(3)AC+SA+FN2孢子、AC+SA和等量游离态FN2孢子对Cr(Ⅲ)的吸附率试验结果表明:在pH为2.5-7时,对Cr(Ⅲ)的吸附率大小依次为:游离态FN2孢子<AC+SA<AC+SA+FN2孢子;温度在20-43℃时,对Cr(Ⅲ)的吸附率均呈现先升高后降低的趋势,吸附率大小依次为:游离态FN2孢子<AC+SA<AC+SA+FN2孢子;接种时间为0-148h时,对Cr(Ⅲ)的吸附率随着时间的增加吸附率增加,AC+SA+FN2孢子的吸附率最高;在Cr(Ⅲ)浓度为100-800mg/L时,3种材料(游离态FN2孢子、AC+SA和AC+SA+FN2孢子)对Cr(Ⅲ)的吸附率随初始铬浓度的增加而降低;在接种量为1-8g时,3种材料对Cr(Ⅲ)的吸附率随接种量的增加而增加。(4)采用响应曲面法优化AC+SA+FN2孢子对Cr(Ⅲ)的吸附条件,方差分析表中模型的P值为0.0085,极显著,失拟项的P值为0.2139,不显著,变异系数C.V.为4.87%,得出该模型的拟合度和精确度较高。由等高线及响应曲面图得出各因素的交互作用依次为:AB>BC>AC(A为pH,B为温度,C为时间)。根据得到的优化方案,验证试验的平均值为85.17%,与预测值相差4.12%,表明该模型能较准确的模拟本试验。(5)通过SEM观察,吸附Cr(Ⅲ)后,AC+SA+FN2孢子未找到孢子簇,AC+SA+FN2孢子与游离态孢子的菌丝变细变粗糙;AC+SA中依旧有很多孔洞未吸附。傅氏叶变换红外线光谱(FTIR)谱图中AC+SA+FN2孢子与游离态FN2孢子吸附Cr(Ⅲ)前后,谱峰的位置和形状变化明显,特别是羟基、酰胺I和酰胺II与Cr(Ⅲ)有很强的相互作用。AC+SA吸附Cr(Ⅲ)前后,O-H键、C=O键、C-H键和C-O-C键的位置和峰值变化明显。X射线衍射(XRD)表征结果可知,AC+SA+FN2孢子吸附Cr(Ⅲ)后,出现CrO(OH)和与微生物发生氧化还原作用的Cr(CO)6;AC+SA吸附Cr(Ⅲ)后,仅出现无定形碳,未出现与铬结合的物质;游离态FN2孢子吸附Cr(Ⅲ)后,仅出现与细胞壁中羟基结合的CrO(OH)。