沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonas palustris）轉(zhuǎn)化去除鉛鎘污染的研究.pdf

1、鎘、鉛因廣泛應(yīng)用于電子、電鍍等領(lǐng)域，業(yè)已成為污水中重金屬離子的重要污染源而備受人們的關(guān)注。傳統(tǒng)的處理重金屬廢水的技術(shù)包括：化學(xué)沉淀法、離子交換法以及液模法等，這些傳統(tǒng)技術(shù)存在著易二次污染、去除效率低、成本高等缺點(diǎn)，尤其是當(dāng)廢水中重金屬離子濃度在1～100mg/L時。因此，尋找有效的重金屬廢水去除技術(shù)對于建立“無害空間”的生態(tài)安全目標(biāo)有著極為重要的意義。 本文在系統(tǒng)綜述生物去除機(jī)制研究進(jìn)展以及光合細(xì)菌在廢水處理中應(yīng)用的基礎(chǔ)之上，

2、以鉛鎘重金屬廢水為研究對象，研究沼澤紅假單胞菌對其去除的整個動力學(xué)過程。主要內(nèi)容包括： (1)理化條件對N菌株的生長及去除pb<'2+>、Cd<'2+>的影響實(shí)驗的優(yōu)化； (2)去除pb<'2+>、Cd<'2+>的動力學(xué)的模擬； (3)固定化沼澤紅假單胞菌去除pb<'2+>、Cd<'2+>的動態(tài)實(shí)驗的工藝參數(shù)的優(yōu)化； (4)沼澤紅假單胞菌去除重金屬離子的機(jī)理進(jìn)的初步探討。研究結(jié)果表明：

3、(1)沼澤紅假單胞菌N菌株對鉛離子的最佳去除和生長條件為：pH=7.0，溫度30℃，厭氧光照培養(yǎng)，接種量0.6g/L。沼澤紅假單胞菌N菌株對鎘離子的最佳去除和生長條件分別為：pH=7.0，溫度30℃，好氧黑暗，接種量0.6g/L。 (2)pb<'2+>初始濃度為50、100、150、200 mg·L<'-1>時,沼澤紅假單胞菌N菌株對Pb<'2+>的去除符合一級動力學(xué)特征，半衰期分別為2.7h、3.0h、4.1h、10.1h，

4、去除動力學(xué)方程分別為：lnC=-0.1531t+3.7842、lnC=-0.1535t+4.2319、lnC=-0.1040t+4.7598、lnC=-0.0827t+5.0316。 ca<'2+>初始濃度為10、20、25、30 mg·L<'-1>時，沼澤紅假單胞菌N菌株對Cd<'2+>的去除符合一級動力學(xué)特征，半衰期分別為42h、50h、53h、55h，去除動力學(xué)方程分別為：C=10.920e<'-0.0162t>、C=2

5、4.599e<'-0.018t>、C=30.036e<'-0.0192t>、C=37.532e<'-0.0192t>。 (3)研究了連續(xù)流動態(tài)固定化沼澤紅假單胞菌去除鉛、鎘模擬廢水，結(jié)果顯示，處理含鉛廢水的最佳工藝條件為：pH=7.0，溫度30℃，水力停留時間12h，固定化細(xì)胞投加量20g。處理含鎘廢水的最佳工藝條件：pH=7.0，溫度30℃，水力停留時間12h，固定化細(xì)胞投加量30g，鼓氧量DO值為2.0～3.0 mg·L<

6、'-1>。固定化沼澤紅假單胞菌對濃度小于50mg·L<'-1>Pb<'2+>去除能力較強(qiáng)，去除率大于95％。對于濃度小于25 mg·L<'-1>時的鎘離子去除率大于90％。 (4)通過X-射線衍射譜圖分析證實(shí)沼澤紅假單胞菌對Pb<'2+>、Cd<'2+>轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的硫化鉛、硫化鎘沉淀； 通過不同濃度鉛、鎘對沼澤紅假單胞菌產(chǎn)生半胱氨酸脫巰基酶活力的影響分析，及不同濃度Pb<'2+>、Cd<'2+>對半胱氨酸脫巰基酶同工酶譜的分析，

7、得出在低濃度Pb<'2+>、Cd<'2+>作用下，生物體自身在外源物侵?jǐn)_時存在著保護(hù)機(jī)制，N菌株內(nèi)的半胱氨酸脫巰基酶出現(xiàn)了活性增強(qiáng)，隨著Pb<'2+>、Cd<'2+>作用濃度的進(jìn)一步增加，其的毒性作用加劇，從而使酶的結(jié)構(gòu)和功能受到相應(yīng)的破壞，活性下降。 Pb、Cd在菌體細(xì)胞不同部位的分布結(jié)果表明，N菌株對Pb<'2+>的去除大部分在原生質(zhì)中、對Cd<'2+>的去除主要在細(xì)胞壁上。 細(xì)胞的透射電子顯微鏡觀察含鉛、鎘培養(yǎng)

8、液中生長的菌體細(xì)胞分別存在大量的高電子密集顆粒物，空白對照中生長的菌體細(xì)胞未見這些顆粒物，推測高電子密集層為鉛、鎘沉積物。 沼澤紅假單胞菌同化型硫酸還原途徑及脫巰基酶的作用分析，在低濃度鉛、鎘離子存在時沼澤紅假單胞菌以同化型硫酸還原，把硫酸鹽轉(zhuǎn)變成還原態(tài)的硫合成半胱氨酸，在金屬離子存在時，該菌體出于解毒的目的，通過半賦氨酸脫巰酶的作用，生成S<'2->，并進(jìn)一步與Pb<'2+>、Cd<'2+>反應(yīng)產(chǎn)生金屬硫化鉛沉淀，然后排出體