【摘 要】
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Cr（Ⅵ）污染具有范围广、时间长和传递隐蔽性高等特点,对环境和人类健康造成严重危害,目前已成为亟待解决的环境问题之一。而微生物固定化技术能有效吸附还原重金属,且不破坏环境、不造成二次污染,是极具应用前景的重金属污染治理策略之一。本论文采用水解共沉淀的方法制备针铁矿改性生物炭材料（GMB）,研究其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附效果和吸附机理;以最佳改性生物炭材料为载体,采用吸附包埋的方法固定土壤典型微生物
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Cr（Ⅵ）污染具有范围广、时间长和传递隐蔽性高等特点,对环境和人类健康造成严重危害,目前已成为亟待解决的环境问题之一。而微生物固定化技术能有效吸附还原重金属,且不破坏环境、不造成二次污染,是极具应用前景的重金属污染治理策略之一。本论文采用水解共沉淀的方法制备针铁矿改性生物炭材料（GMB）,研究其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附效果和吸附机理;以最佳改性生物炭材料为载体,采用吸附包埋的方法固定土壤典型微生物S.putrefaciens CN32,制备固定化菌剂,并应用于Cr（Ⅵ）污染水体和土壤的修复。主要研究结果包括:针铁矿改性极大提高了生物炭的吸附效率。通过比较筛选出最佳针铁矿改性生物炭材料GMB600-12,对Cr（Ⅵ）的理论吸附容量为20.67 mg/g,是原生生物炭的82.68倍,其制备条件为:热解温度600℃,生物炭和Fe（NO3）3·9H2O的质量比1:12。FTIR分析显示改性后的生物炭表面生成了羟基氧化铁（Fe OOH）等物质,-OH/Fe-OH官能团得到增强。XPS分析显示,吸附90 min后,约3/4固定于生物炭表面的Cr（Ⅵ）被还原为Cr（III）,Fe（II）的相对含量由50.26%下降至48.73%,生物炭表面C-O、C=O含量均有所下降。因此推测GMB600-12表面主要通过发生氧化还原反应而实现Cr（Ⅵ）的去除。以筛选出的GMB600-12作为载体吸附Shewanella Putrefaciens CN32,结合海藻酸钠包埋作用得到固定化菌剂S.Putrefaciens CN32/GMB-SA。反应36 h后液相中Cr（Ⅵ）和总Cr的去除率分别达到79.94%和80.06%。表明Cr（VI）还原为Cr（Ⅲ）后全部被菌剂吸附去除,避免再次氧化的风险。其次,固定化菌剂在p H为5.0～9.0范围内均能保持稳定的去除率,克服了S.Putrefaciens CN32对p H变化敏感的问题。将S.Putrefaciens CN32/GMB-SA用于土壤修复,能快速将Cr（Ⅵ）吸附并稳定在土壤中,避免进一步污染。对于Cr含量为170.98、209.81和302.04 mg/kg、菌剂投加量为30颗/g土的土壤,稳定10天后,土壤中可交换态总铬分别下降89.66%、91.75%和93.48%,而铁/锰氧化物结合态总铬分别上升55.31%、63.23%和61.65%,残渣结合态的总铬分别上升10.57%、23.10%和43.34%。这表明固定化菌剂能够使大部分铬转化为更稳定的形态赋存在土壤中,降低铬的迁移扩散。S.Putrefaciens CN32/GMB-SA菌剂修复Cr污染土壤的机理为海藻酸钠的吸附作用、生物炭的氧化还原和吸附络合作用以及微生物的还原去除作用。
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