论文部分内容阅读
酸性环境中的氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)可促进次生高铁矿物施威特曼石和黄钾铁矾等形成,这些生物成因铁矿物通过吸附、共沉淀、结构元素的结合和取代等机制,能够有效去除污染水环境中的重金属等有毒有害元素。铁细菌可催化铁的氧化或促进铁的聚集,其胞外有机物可与铁络合,经氧化、水解、沉淀作用和稳定化作用,形成铁矿物,生物成因铁矿物是“微生物-矿物-环境”交互作用的重要媒介,A. ferrooxidans及其分泌物与生物矿化作用密切相关。铁矿物的生物矿化形成常受环境温度与pH值、介质溶液中的有机化合物(如表面活性剂)和阴离子(如C1-、S042-)、阳离子(如K+、Na+、NH4+)等因素的影响。因此本论文主要展开了非离子表面活性剂、重金属As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)对A. ferrooxidans细菌培养体系和EPS溶液体系中铁矿物的矿化形成及该过程中对污染元素的去除,以揭示生物矿化原理和污染物的去除机制。所有研究工作所得主要结果如下：细菌氧化Fe2+能力在适宜浓度非离子表面活性剂培养介质中不会受到影响。50mg/LTween 80作用下,细菌培养溶液中形成的中间产物施威特曼石球体表面的“针垫”,呈现聚集成束状,Tween 80对生物成因铁矿物的形貌结构具有调控作用。含{0-0.6g/L As(Ⅲ)或0-0.8g/L Cr(Ⅲ)}的细菌培养液中A. ferrooxidans经过相应时间的适应期后,均可将初始含量的Fe2+完全氧化；0.9g/L As(Ⅲ){或高于0.8g/L Cr(Ⅲ)}时,对细菌氧化Fe2+能力的抑制作用不可逆转。Tween80(50mg/L)作用下可略增强细菌对As(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)的适应性及提高细菌氧化Fe2+的能力,且将细菌可正常生长培养液中的As(Ⅲ)的去除率由60-85%上升至70-95%{Cr(Ⅲ)的去除率由50-60%上升至60-65%}含0-120m∥L As(Ⅲ){0-250m∥L Cr(Ⅲ)}的细菌EPS溶液中,随着反应时间的延长,铁矿物相会发生转化,EPS可促进铁矿物的形成。As(Ⅲ)浓度高达80mg/L(28℃)或120mg/L(40℃)时会阻碍铁矿物相的转化。As(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)的加入会影响铁矿物产物的颗粒形貌。温度可促进铁矿物的形成和相转化,同时还会影响As(Ⅲ)的作用效果,但对Cr(Ⅲ)的作用效果没有影响。由于形成铁沉淀产物较少,整个反应过程中反应体系中As(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)含量下降甚少。外源Na+或NH4+盐1.5mol/L (C1/S04摩尔比依次为0、1、3、6、10)的细菌EPS溶液中,随着反应的延长,铁矿物相会发生转化,EPS可促进铁矿物的形成。不同摩尔比C1/S04和Na+/NH4+均会影响铁矿物相转化及产物颗粒形貌。