深海细菌Pseudoalteromonas sp.SCSE709-6在处理含重金属废水中的应用

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本论文以从深海底泥中分离出的假交替单胞菌属细菌Pseudoalteromonas sp. SCSE709-6作为对象,对比研究了其在生长中和生长后对Cd(Ⅱ)的去除和吸附剂循环利用能力;同时研究了细菌在去除多种金属时的表现;进一步研究了细菌在强化动态膜生物反应器处理含Cd(Ⅱ)废水的能力。在25℃下,细菌在生长过程中和生长后都能有效地去除水环境中的Cd(Ⅱ)离子。当环境中Cd(Ⅱ)浓度低于50mg/L时,生长中的细菌能实现更高的Cd(Ⅱ)去除效率。然而当Cd(Ⅱ)浓度升高到100mg/L时,细菌生长明显受到Cd(Ⅱ)毒性的影响,适应期明显加长(96h),生物量受到抑制。在这种条件下,利用生长后细菌去除Cd(Ⅱ)显示出其优势,在更短的时间内(48h)内实现更高的去除效率。Na2EDTA和HN03均能有效地将Cd(Ⅱ)从细菌表面解吸下来,当解吸剂浓度高于100mmol/L时能够实现对Cd(Ⅱ)的完全解吸。Cd(Ⅱ)从细胞表面的解吸行为符合准二级反应动力学。HNO3能够破坏细胞结构并释放出细菌内部积累的Cd(Ⅱ),而Na2EDTA则没有这种现象。当利用10mmol/L的Na2EDTA作为解吸剂时,Cd(Ⅱ)的解析效率在90%以上,而且微生物吸附剂能有效地循环利用。Pseudoalteromonas sp. SCSE709-6不仅对Cd(Ⅱ)有很好的去除能力,对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)也具有很好吸附能力,在单一体系中对这三种金属的最大吸附量分别为1.38、1.05、0.91mmol/L。菌体细胞与Pb(Ⅱ)之间的亲和力高于与Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)之间的亲和力,这是由于各金属的物理化学性质决定的。微生物吸附剂吸附Pb(Ⅱ)的能力受Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)存在的影响不大,在多元金属共存的条件下Pb(Ⅱ)的吸附量仍能够达到1mmol/L以上,Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附则明显受到共存离子的影响,吸附量显著下降。在多元体系下,pH对金属吸附量的影响主要集中在初始pH小于4.0的条件下。扩展型Freundlich等温线模型最好的解释了多元体系中金属离子的吸附行为。红外分析显示,羧基、酰胺基、酰基和羟基在微生物吸附剂对金属的吸附中起到主要作用。利用Pseudoalteromonas sp. SCSE709-6强化的动态膜生物反应器能有效地提高对Cd(Ⅱ)和TP的去除能力,反应器对COD的去除能力在运行期间保持稳定,并不受Cd(Ⅱ)浓度的影响,说明了动态膜生物反应器在处理低浓度金属废水方面有很大的发展前景。
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