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铬是一种常见的工业用品,主要用于皮革、电镀和制造钢铁,含铬工业废水的不规范处理会对环境造成污染,进而对动植物和地下水构成严重的威胁。在环境中,铬主要有两种存在形式:Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ),前者的毒性更高,所以将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)是一个潜在的解毒过程,主要有化学还原和生物还原,本研究采用生物还原方式。Shewanella xiamenensis是一种异化金属还原菌,它可以还原很多金属氧化物,本论文主要研究电子中介体对S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的影响和探究电子中介体介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的机制,主要包括以下三部分:(Ⅰ)探究可溶性的醌类化合物对S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的影响;(Ⅱ)探究固态的醌类化合物对S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的影响;(Ⅲ)采用多种表征方式探究醌类化合物介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的机制。结论如下:1、采用三种不同的可溶性醌类化合物蒽醌-2,6-磺酸钠(AQDS)、辅酶Q和2-羟基-1,4-萘醌(NQ)分别介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ),其中NQ能显著促进S.xiamenensis对Cr(Ⅵ)的还原,Cr(Ⅵ)的还原量和还原速率分别是50 mg·L-1和74 mg·L-1· h-1.g cell-1。经过121℃处理的NQ比25℃处理的NQ,其介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的能力更强。2、NQ介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ)的机制包括直接还原和间接还原。直接还原是S.xiamenensis直接还原Cr(Ⅵ)和利用纳米导线促进Cr(Ⅵ)的还原。间接还原是S.xiamenensis先将电子供体乳酸钠提供的电子传递给NQ,使其变成还原态的半醌中间体,然后还原态的半醌中间将电子传递给Cr(Ⅵ)变成Cr(Ⅲ),醌类物质回到最初的状态,在还原过程中,NQ的浓度不变。3、将可溶的NQ负载到氧化石墨烯上(GO)制备成为固态的醌类化合物(NQ/GO),该固态醌类化合物分散到培养基中,可以促进S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)的还原量和还原速率分别为50 mg·L-1和99 mg·L-1·h-1 g cell-1,比NQ 介导S.xiamenensi 还原 Cr(Ⅵ)快。4、进一步将负载材料制备成NQ/GO和NQ/GO/PVA膜,介导S.xiamenensis还原Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)的还原量和还原速率分别为50 mg·L-1和49 mg·L-1·h-1·g cell-1,与之前的结果对比,还原速率变慢,但所制备的膜可以重复利用。通过SEM表征分析可得,S.xiamenensis会先吸附在膜表面与膜作用,进而促进S.xiamenensis还原 Cr(Ⅵ)。