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地下水常以各种形式存在于地壳的岩石中,虽然不会出现如生活或工业废水的大面积污染,但铁锰等一些金属离子浓度超标却是常见现象。过量的锰会对工业生产和人们的日常生活造成影响,严重的情况下还会危及人类的安全。因此,在利用这些金属离子超标的地下水之前对它进行处理是十分必要的。国内外学者对Mn2+的生物吸附、氧化特征和机理展开了多方面的研究。由于生物吸附剂材料结构的复杂性,Mn2+氧化过程及氧化后物质形态的未知性,Mn2+的去除机理仍然是地下水除锰研究中的难点之一。本课题组前期成功地从福建紫金山铜矿井中筛选和鉴定了一株具有高效除铁除锰能力的假单胞菌,命名为Pseudomonas sp.4-05。本研究在此基础上,通过对假单胞菌4-05除锰机理的研究,探讨假单胞菌4-05在除锰过程中生物吸附及生物氧化的机理。在检测除锰活性并进行功能定位后,分别对不同部位的除锰作用过程进行更深入的研究,推测和分析除锰的机理。同时,将假单胞菌4-05与农产品废弃物麸皮混合制备复合微生物材料,优化制备工艺,考察其除锰的效果及除锰的影响因素。现得出以下结论：1.假单胞菌4-05的菌体和发酵液上清液都具有除锰的能力,初始Mn2+浓度为50μg/mL时,去除率分别可达10.82%和95.82%。上清除锰效果主要是由于pH的变化引起的,但除了pH的影响外,可能还存在其他除锰因子的作用。2.通过菌体吸附Mn2+前后红外光谱(IR)的观察,显示菌体表面可能存在-OH、-CH2、N-H、-P=O-等基团。-OH和-P=O-基团可能与有吸附Mn2+密切相关。菌体吸附Mn2+动力学研究表明吸附的相关实验结果可以通过准二级吸附方程进行拟合,拟合系数接近1,说明菌体吸附Mn2+的过程遵循准二级反应的作用机理,为快速的化学吸附过程,化学吸附决定了吸附的反应速率。3.通过MSA-CAS平板法、OD405nm、OD680nm检测法进行了定性和定量的检测验证了上清中存在铁载体,类型检测显示上清中铁载体为酚型铁载体。乙酸乙酯可以成功萃取发酵上清液中的酚型铁载体,并通过聚酰胺柱层析进一步提纯。在锰含量50μg/mL的溶液中,铁载体的最佳除锰条件为：铁载体添加量10g/L,22℃,180r/min,反应5min。同时,对假单胞菌4-05的最佳产铁载体培养基及培养条件进行了研究。菌株最适产铁载体培养基为改良JFMⅡ培养基(g/L)：NH4NO30.5g,NaNO30.5g,K2HPO40.25g,MgSO4·7H2O0.25g,CaCl20.4g,柠檬酸2g,柠檬酸三钠4g,在此条件下,铁载体的产量提高了1.3%。最佳培养条件为：pH8.5,温度28℃,培养时间48h。培养基中铁离子的存在是影响铁载体产生最重要的因素,当Fe2+浓度达到10μM时,铁载体的分泌几乎完全被抑制。4.制备了假单胞菌4-05与麸皮混合的复合微生物材料,结果表明将天然材料与微生物进行混合制备除铁锰复合微生物材料是可行的。进一步通过批量试验对制备工艺进行了优化。羧甲基纤维素钠(CMC)质量分数为14%,粒径为2.5cm的复合微生物颗粒材料,对Fe2+(初始质量浓度为80m/L)和Mn2+(初始质量浓度为2.5mg/L)的去除率分别可达95.90%和62.35%；材料最适储存温度为4℃,在此条件下,材料的保存期限可达7d,铁锰去除率分别保持在92.41%和26.85%左右。