内聚甲醇固定化硫酸盐还原菌小球去除硫酸盐和铬

林洁松，张鸿郭,2*，吴梦杰，温项斯，陈光仕，欧文炜，陈梓莹，邓康蓝，王筱虹

(1.广州大学环境科学与工程学院,广东 广州 510006;2.广东省放射性核素污染控制与资源化重点实验室,广东 广州 510006)



环境保护与催化

内聚甲醇固定化硫酸盐还原菌小球去除硫酸盐和铬

林洁松1，张鸿郭1,2*，吴梦杰1，温项斯1，陈光仕1，欧文炜1，陈梓莹1，邓康蓝1，王筱虹1

(1.广州大学环境科学与工程学院,广东 广州 510006;2.广东省放射性核素污染控制与资源化重点实验室,广东 广州 510006)

水污染防治工程；硫酸盐还原菌；固定化；甲醇；铬；硫酸盐

随着工业发展及快速城镇化的推进，重金属污染日趋严重。铬在工业领域应用广泛，由于种种原因导致大量的毒害性Cr6+进入环境水体，对环境水质安全构成严重威胁。接触铬酸盐发生肺癌的危险比一般人高出38倍。Cr6+的毒性比Cr3+约高100倍。目前，将Cr6+污染列为重点防治对象[1-2]。

处理含铬废水的方法主要有石灰沉淀法、离子交换法、多孔材料吸附法、化学氧化还原和电解还原法等，但这些方法普遍存在处理设备复杂、运行成本高和二次污染的可能[2-3]。此外，硫酸盐污染往往伴随有Cr6+，当前对于硫酸盐和Cr6+同步去除的研究极为有限。寻找一种对环境友好、可规模化生产、条件温和、处理效率高且能同步去除硫酸盐和Cr6+污染的方法是处理重金属废水领域的热点。

硫酸盐还原菌(SRB)固定化技术是将SRB高度密集于一个有限的空间并且使其保持一定活性的方法，具有处理效果好、利于固液分离、可重复利用、回收方便和抗重金属离子抑制能力强等优点[4]。柴立元等[5]研究了SRB去除Cr6+的可行性，水中停留时间6 h，Cr6+去除率达99.68%。SRB在吸附重金属和还原硫酸盐的过程中需要电子供体，通过添加碳源作为电子供体可以提高SRB吸附重金属和还原硫酸盐的效率[6]。王璞[7]利用内聚营养源固定化SRB污泥，为SRB提供了良好的内部环境，固定化小球能高效处理Cd2+和硫酸盐，硫酸盐和Cd2+去除率分别达到95%和98.5%。目前，关于碳源对固定化影响的研究主要集中在外部碳源，缺乏对内聚碳源影响的研究[8-9]。

1 实验部分

1.1 仪器与方法

PHS-25型实验室pH计；HYG-A全温摇瓶柜；YQX-Ⅱ厌氧培养箱；SFC-01B型电热恒温鼓风干燥箱；01J2003-04型立式压力蒸汽灭菌器；JSM(7001F)-EDS高分辨率场发射电子显微镜；日立UV-2910紫外分光光度计。

实验所使用的SRB与陈炜婷等[12]的研究为同一菌种。聚乙烯醇、海藻酸钠、二氧化硅、活性炭、硼酸、氯化钠、氯化钙、硫化钠、重铬酸钾、硫酸钠、氢氧化钠和甲醇均为国产，分析纯。

1.2 内聚甲醇SRB固定化小球的制备

内聚甲醇固定化SRB小球采用本实验室小球成型成熟工艺[14]，制备流程如图1所示，成型小球保存在4 ℃冰箱中备用。

图 1 固定化SRB小球制备流程Figure 1 Preparation process flow of immobilized SRB beads

2 结果与讨论

亚甲基兰渗透实验表明，固定化SRB小球具有较好的传质性能。

2.1 Cr6+去除量

内聚甲醇固定化SRB小球对Cr6+的处理效果如图2所示。由图2可以看出，从开始添加小球到作用24 h内，Cr6+去除量呈逐步升高的趋势,在(24～36) h，Cr6+的去除量相对平缓。由于SRB存在生长的适应过程，随着内聚小球内细菌不断增长，在SRB的作用下，Cr6+去除量又缓慢增加。在48 h,Cr6+去除量达到最大。最终部分内聚菌体死亡解体，导致Cr6+外泄，使Cr6+去除量在(48～72) h明显下降,与狄军贞等[15]研究结果一致。

图 2 Cr6+去除量Figure 2 Removal amounts of Cr6+

甲醇固定化SRB去除Cr6+的过程不仅与小球的吸附特性有关，同时也受到SRB还原作用等的影响。内聚甲醇固定化SRB小球对Cr6+最大去除量达301.20 μg·g-1,最大去除率达99.40%。

图去除量Figure 3 Removal amounts of

2.3 内聚甲醇固定化SRB处理机制探讨

图 4 内聚甲醇固定化SRB小球SEM照片Figure 4 SEM images of immobilized SRB beads with cohesive methanol

由图4可以看出，内聚甲醇固定化SRB小球吸附前，内部呈现错综复杂的网状结构，可为SRB提供良好的生长环境，并且大量的孔洞也提供了良好的传质通道；吸附后表面出现少许颗粒物质，不排除Cr6+被还原后在小球内生成少许沉淀物的可能[18]。

3 结 论

(1) 内聚甲醇固定化SRB小球内SRB具有较好的生长特性，内聚甲醇可以提高SRB的生物吸附能力。

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Removal of chromium and sulfate by immobilized sulfate reducing bacteria with cohesive methanol

LinJiesong1,ZhangHongguo1,2*,WuMengjie1,WenXiangsi1,ChenGuangshi1,OuWenwei1,ChenZiying1,DengKanglan1,WangXiaohong1

(1.School of Environmental Science and Engineering,Guangzhou University,Guangzhou 510006,Guangdong,China; 2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Radionuclides Pollution Control and Resources,Guangzhou 510006,Guangdong,China)

water pollution control engineering;sulfate reducing bacteria;immobilization;methanol;chromium;sulfate

TQ426.97;X701 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)10-0077-04

2016-07-03

国家自然科学基金(51208022，41372248)资助项目；广州市珠江科技新星项目(2011061)；广州大学高水平大学建设项目；2015年广东省高等教育教学改革项目；广州大学大学生创新训练项目(2015151117，201511078042)

林洁松,1994年生，广东省揭阳市人，主要从事环境生物技术研究。

张鸿郭，男，副教授，硕士研究生导师，主要从事环境生物技术研究。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.014

TQ426.97;X701

A

1008-1143(2016)10-0077-04

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.014