【摘 要】
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随着采矿、冶炼和电镀等工业快速发展,水体重金属污染的问题日益严重。固定化微生物技术具有生化启动快、耐毒性和适应性强等优点,引起国内外学者的广泛关注。然而,在生长微生物的固定化方面,研究较少。事实上,直接使用固定化生长的微生物,可以简化操作并降低成本。本研究选用蜡状芽胞杆菌RC-1为对象,以稻秆、鸡粪和污泥等三种生物炭为载体,制备固定化菌球;探究了三种菌球对水体Cd2+的吸附-积累特性,并采用SEM
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随着采矿、冶炼和电镀等工业快速发展,水体重金属污染的问题日益严重。固定化微生物技术具有生化启动快、耐毒性和适应性强等优点,引起国内外学者的广泛关注。然而,在生长微生物的固定化方面,研究较少。事实上,直接使用固定化生长的微生物,可以简化操作并降低成本。本研究选用蜡状芽胞杆菌RC-1为对象,以稻秆、鸡粪和污泥等三种生物炭为载体,制备固定化菌球;探究了三种菌球对水体Cd2+的吸附-积累特性,并采用SEM-EDS、FTIR、XRD等分析手段对吸附-积累机制进行定性和定量的研究,研究结果如下:（1）菌球的制备。稻秆生物炭菌球（RSB菌球）、鸡粪生物炭菌球（CMB菌球）、以污泥生物炭菌球（SSB菌球）的最佳制备所需海藻酸钠分别为4 g、4 g、4 g,生物炭1.5 g、0.8 g、1 g,菌液5 m L、25 m L、25 m L,交联时间6 h、4 h、2 h。固定化菌球直径范围为3.0-4.0 mm,密度在1.10-1.20 g/cm~3之间,同时具有良好的机械强度和稳定性。（2）菌球对Cd2+的吸附-积累特性。三种固定化菌球均在约22 h后吸附-积累量达到最大,而游离菌约在16 h内达到平衡,最大吸附-积累量大小为RSB菌球（158.77mg/g）>CMB菌球（132.09 mg/g）>SSB菌球（110.14 mg/g）>游离菌（60.85 mg/g）,其中RSB菌球的最大吸附-积累量约为游离菌的2.6倍。另外,菌球重复使用率分别为96.6%、95.0%和96.3%。（3）菌球对Cd2+的吸附-积累机理。主要机制包括静电引力机制、离子交换机制、官能团螯合机制、沉淀机制、胞内积累机制。其中,RSB菌球和CMB菌球则以离子交换机制为主要吸附机制,其贡献率范围为39.5%-46.8%,SSB菌球以官能团螯合机制为主,其贡献率范围为56.9%-66.8%。生物炭具有吸附剂和载体的双重作用,但难以作为微生物生长营养源。
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