毛霉菌处理水中铬的主要影响因素研究
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• 42•Feb. 2018 Plating and Finishing Vol. 40 No. 02 Serial No. 299 doi: 10.3969/j. issn. 1001-3849.2018.02.010酵母菌对电镀废水中Cr(VI)的去除研究叶美金,冯鸿,郭海霞,刘松青(成都师范学院,四川成都611130)摘要:研究了 pH、时间、温度、干扰离子等对酵母菌吸附电镀废水中Cr( V I)的影响,并对其等温吸 附过程及动力学和热力学参数进行了分析和探讨。
结果表明,以灭活酵母菌作为生物吸附剂时,溶 液中干扰离子的存在会降低吸附剂的吸附效率,一定范围内温度越高吸附效果越好,吸附时间为 960m in时吸附达到平衡,吸附效果最佳的溶液pH值为2,吸附剂的吸附过程遵循准二级动力学模 型。
对电镀废水进行Cr(VI)吸附试验,发现Cr(V I)的吸附率可以达到71.71% ~76.86%。
关键词:酵母菌;吸附;电镀废水;Cr(YI)中图分类号:X172 文献标识码:BResearch on the Removal of Chromium ( VI) in ElectroplatingWaste Water Using YeastYE M eijin,FENG Hong,GUO H aixia,LIU Songqing(Chengdu Normal University, Chengdu 611130,China)Abstract:The effects of pH, time, temperature and interfering ions on the adsorption of Cr( YI) using yeast were investigated. The isothermal adsorption process, kinetic and thermodynamic parameters were analyzed and discussed. The results showed that, when inactivated yeast was used as biosorption agent, the presence of interfering ions in the solution would reduce the adsorption efficiency of the adsorbents, in a certain range, the higher the temperature, the better the adsorption effect. When the adsorption time was 960 min,the adsorption equilibrium was reached. The optimum pH value was 2 and the adsorption process of adsorbents followed a quasi two stage kinetic model. Through the Cr( VI) adsorption test of electroplating wastewater, it is found that the adsorption rate of Cr ( YI) could reach up to 71.71% 〜76. 86%.Keyword:yeast ;adsorption ;electroplating wastewater ;chromium ( YI).^Cr(YI)对人体健康都有危害,Cr(YI)的毒性比Cr 5 s(m)要高100倍,属第一类污染物,是强致突变物铬[1]作为重金属污染物之一广泛存在于自然 质,可诱发癌症。
酵母菌去除印染污水铬离子的研究摘要采用酵母菌为吸附材料,对印染污水中六价铬离子的吸附作用进行了详细的探讨。
从自然界中的污水中筛选出酵母菌,按照培养该菌种的最佳条件对其进行培养,以获得活性强、高密度的酵母菌对水中六价铬离子进行吸附研究。
关键词酵母菌六价铬离子生物吸附铬是广泛存在于环境中的元素,印染企业将含铬的印染污水排入水中,会使水体受到污染,严重危害生态系统。
天然水中铬的含量在1—40€%eg/L之间,主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72-四种离子形态存在。
因此水体中铬主要以三价和六价铬的化合物为主。
铬存在形态决定着其在水体的迁移能力,三价铬大多数被底泥吸附转入固相,少量溶于水,迁移能力弱。
六价铬在碱性水体中较为稳定并以溶解状态存在,迁移能力较弱。
传统的含铬废水的处理方法主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法、膜分离法、活性炭吸附法、电沉积法、反渗透法等物理化学方法。
当水中铬浓度较低时这些处理方法去除效果不好,而且在经济上也不合算。
酵母菌可以通过表面络合、离子交换、氧化还原等作用吸附废水中重金属离子,净化废水并可以回收某些贵重金属。
该法较之传统处理方法具有材料来源广、费用低,可以有选择性的去除低浓度重金属离子废水,对钙镁离子的吸附量小,pH值和温度条件范围宽,不产生二次污染,可回收一些贵重金属等优点,应用比较广泛。
一、实验材料及方法1.实验材料本实验研究所用的菌种由天然河水中利用马丁培养基分离而来,然后用马铃薯培养基做扩大培养,制得一定量的酵母菌菌液,放入冰箱中保存,用前转接、活化培养。
2.实验方法(1)铬标准曲线的测定废水中铬的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法,取9支50ml比色管,依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml铬标准使用液,用水稀释至标线,加入1+1硫酸0.5ml和1+1磷酸0.5ml,摇匀。
加入2ml显色剂溶液,摇匀。
第53卷■第6期.2020年6月149混合菌液去除水中Cr(VI)影响因素的研究刘海华,吴奇,李瑞娟,金文,马宁(西安航空学院能源与建筑学院,陕西西安710077)[摘要]通过实验室里用L B培养基(每1 000 m L含氯化钠10 g,蛋白胨10 g,酵母粉5 g)驯化得到的混合菌液,研究了在不同Cr(V I)初始浓度、不同初始pH值、不同初始盐度及添加不同碳源时Cr(V I)的去除效果。
结果表明:在初始PH= 9时,Cr(V I)的去除率最高,不同碳源中添加葡萄糖时,得到最高Cr(V I)去除率,对Cr(V I)去除抑制最大的是苯酚。
Cr(V I)初始浓度越高,对于微生物毒性越大,去除率越低,低浓度盐利于菌种生长,而高浓度的盐(盐质量浓度>6%)对混合菌种的生长有强烈的抑制作用。
[关键词]混合菌液;C r(Y I)去除率;微生物修复[中图分类号]X781.1 [文献标识码]A[文章编号]HXH-1560(2020)06-0149-05Study on the Influencing Factors of C r( V I)Removal from Water by Mixed Bacterial SolutionU U Hai-hua, W U Qi, LI Rui-juan, JIN Wen, M A Ning(School of Energy and Architecture,XiJ an Aeronautical University, Xi*an 710077, China)Abstract:The removal efficiency of Cr (V I) in different i n i t i a l concentrations, p H value, salinity and carbon source was studied by the mixed bacterial solution domesticated in LB (each 1 000 m L contained 10 g sodium chloride, 10 g peptone and 5 g yeast powder) medium. Results showed that the removal rate of Cr (V I) was the highest when the i n i t i a l p H value was 9. The removal rate of Cr (V I)was the highest when glucose was added to different carbon sources, and phenol showed the best inhibited effect to Cr (V I) removal. The higher i n i t i a l concentration of Cr (V I)led to the greater toxicity of Cr (V I) t o microorganisms, and the lower removal r a te. Low concentration of s a l t was conducive to the growth of bacteria, while high concentration of s a l t (mass concentration of s a l t ^6%) had a strong inhibition on the growth of mixed bacteria. Key words:mixed bacterial solution; removal rate of Cr( VI) ; bio -remediation0前言铬是一种重要的工业化学品,广泛应用于皮革鞣 制、染料和颜料、电镀、制造合金和石油精炼等许多工 业中[1,2]。
细菌解毒铬渣过程动力学研究的开题报告
1. 研究背景及意义:
铬污染是世界范围内的严重环境问题之一,尤其在中国的工业化过程中,铬污染问题更加突出。
而细菌解毒铬渣是一种行之有效的解决方法。
为了更好地理解这个过程的动力学特征,本研究旨在对细菌解毒铬渣过程的动力学进行研究,为铬污染治理提供科学依据。
2. 研究方法:
本研究将采用生物化学方法,利用铬还原细菌解毒铬渣的过程中产生的还原酶活性作为反应速率的指标来研究动力学过程。
通过对产生还原酶的细菌的随时间变化的生长曲线、铬还原酶的酶活性随时间的变化等数据进行分析,并通过数学模型来揭示解毒过程的动力学规律。
3. 预期结果:
本研究的预期结果是建立一个细菌解毒铬渣过程动力学的数学模型,通过探究不同铬浓度、不同细菌浓度和不同pH值等影响因素对解毒过程动力学的影响,揭示解毒过程的动力学规律,并提出相应的解毒过程优化建议。
4. 研究意义:
本研究的主要意义在于深入理解细菌解毒铬渣过程的动力学特征,为铬污染治理提供科学依据。
同时,该研究可为其他重金属污染治理提供借鉴,推动环境保护和可持续发展进程的实现。
铬污染的微生物吸附技术研究进展摘要:近年来,铬在工业生产中得到了广泛的应用,随之而来的含铬污染物对周围环境造成严重的污染和破坏,铬污染的修复已成为亟待解决的环境问题。
微生物在铬污染的生物修复中发挥着重要的作用。
它因铬污染修复过程中环保有效,安全可靠且无二次污染等优点,引起了相关学者们的广泛关注。
本文首先简述了铬污染危害及传统处理技术,重点综述了微生物作为生物吸附剂的吸附机理及影响因素,并分别详述了典型细菌,真菌,酵母和藻类吸附Cr(VI)污染物的机理机制及相关研究进展,然后总结了微生物吸附Cr(VI)过程中铬浓度,赋存状态,微生物营养类型,培养条件及代谢产物等的主要影响因素,最后,分析了以微生物作为生物吸附剂所存在的问题并展望了未来的研究方向,结合基因工程和酶工程选育高效工程菌、开展多种技术联合应用等方法提高微生物对铬污染的去除能力。
关键词:铬污染;微生物吸附技术;研究进展引言土壤铬污染对人类健康有严重危害,对此,本文阐述铬在土壤中的形态及土壤中铬的标准值,介绍固化/稳定化法、电动修复法、化学淋洗法、生物修复法等多种铬污染土壤的修复方法,并展望当前土壤铬污染治理的发展趋势,为科学合理地处理铬污染土壤修复提供方向。
1铬的简介在大气、水体和土壤中均含有微量的铬。
铬的价态很多,其中仅有三价铬与六价铬具有生物意义。
铬是人体内必须的微量元素,它与脂类新陈代代谢有密切联系,可以增加人体内胆固醇的分解和排泄,是机体内葡萄糖能量因子中的一个有效成分。
如果食物不能够提供足够的铬,人体将会出现铬缺乏症,影响脂类和糖类代谢。
但若铬过量,则危害人体健康状态。
铬价态不同,铬的吸收效率也不同,三价铬的胃肠道吸收比六价铬低,酸性条件下六价铬能恢复三价铬的胃肠道,铬的摄入会引起体内明显的积累。
铬中毒主要是指六价铬。
由于不同的侵入途径,临床表现不同。
饮用含铬工业废水的饮用水会引起腹部不适、腹泻等中毒症状。
铬是皮肤异常反应的过敏原,引起过敏性皮炎或湿疹。
毛霉菌处理水中铬的主要影响因素研究解利平(青海省环境监测中心站,青海西宁810000)摘要:研究了用于去除水中铬的毛霉菌的最佳培养条件,并利用其去除水中的铬,分析了吸附时间、毛霉菌投加量对铬去除率的影响。
结果表明,毛霉菌的最佳培养时间为3d、培养时间为28℃、震荡速度为200r/min。
毛霉菌能有效地对重金属铬进行吸附,在吸附时间为18h时毛霉菌对铬的去除率基本保持稳定,去除率可达88.08%;当干燥毛霉菌投加量为80mg时,毛霉菌对水样中铬的去除率达到84.11%;继续投加毛霉菌,去除率逐渐降低;当投加量增加到200mg时,去除率又逐渐增加。
关键词:毛霉菌;铬;影响因素;去除率中图分类号:X703文献标识码:AMain Influencing Factors of Treatment of Chromium in WasteWater Using MucorXIE Liping(Qinghai Environmental Monitoring Center Station,Xining810000,China)Abstract:The optimum culture conditions of mucor for removing chromium from waste water were studied and chromium in water was removed by cultured mucor.The effects of adsorption time and mucor dosage on the removal efficiency of chromium from water were investigated.The results showed that the optimum culture time,culture temperature and oscillation speed were3d,28℃and200r/min,re⁃spectively.Mucor could effectively adsorb heavy metal chromium.When the adsorption time was18h,the removal efficiency of chromium remained stable and the removal efficiency could reach88.08%. When the mucor dosage was80mg,the removal efficiency could reach84.11%;when the dosage continued to increase,the removal efficiency gradually decreased;when the dosage increased to200mg,the removal efficiency gradually increased again.Keywords:mucor;chromium;influencing factors;removal efficiency引言近年来,随着工业生产的飞速发展,铬的排放量也随之增大。
铬的污染源有很多,主要来源有铬矿冶炼、电镀、耐火材料、颜料、制革等工业生产以及燃料燃烧所排出的含铬废气、废水及废渣等。
废水中的铬主要有三价铬和六价铬两种存在形式。
六价铬在铬的所有化合物中毒性最强,危害最大,可以通过空气、水和食物等介质进入人体,也会随雨水流失,导致周围环境的土壤、河流及地下水源doi:10.3969/j.issn.1001⁃3849.2018.10.009收稿日期:2018-08-08修回日期:2018-08-17受到严重污染,严重危害生态系统和人类的健康。
水中铬的去除方法很多,但微生物法以其效率高、损耗少、成本低、工艺简单、操作管理方便可靠以及无二次污染等显著优点而备受人们的青睐[1-3]。
毛霉菌又叫黑霉,是接合菌亚门接合菌纲毛菌目毛霉科真菌中的一个大属,以孢囊孢子和接合孢子繁殖。
毛霉菌孢子小、轻、干、多,抗逆性强,在高湿、高温、通风条件好的环境中均能生长,且生长迅速、易于分离、方便易得。
本文选取毛霉菌为培养菌种,研究了毛霉菌的最佳培养条件,进一步分析了吸附时间、毛霉菌投加量等条件对水中铬的去除率[4-5]的影响,为开展后续相关研究提供基础。
1材料与方法1.1实验试剂与仪器主要试剂有:磷酸(上海广诺化学科技有限公司)、硫酸(白银良友化学试剂有限公司)、丙酮(德国默克公司)、二苯碳酰二肼、磷酸二氢钠、葡萄糖(国药集团化学试剂有限公司),皆为分析纯。
重铬酸钾(烟台市双双化工有限公司),为基准试剂。
双光束紫外可见分光光度计(TU-1901,北京普析通用仪器有限责任公司)、电子天平(AL204-IC,梅特勒-托利多仪器公司)、恒温培养箱(SPX-150B-Z,上海博讯医疗设备厂)、立式压力蒸汽灭菌器(LDZX-30KBS,上海申安医疗器械厂)、电热鼓风干燥箱(HG101-1,南京实验仪器厂)。
1.2实验方法1.2.1菌丝球的培养将菌种(自行培养的毛霉菌,平板稀释法分离)接种到内装200mL液体培养基(葡萄糖肉汤培养基)的500mL无菌锥形瓶中,在200r/min、28℃恒温摇床培养48h,毛霉菌形成菌丝球。
在转速10000r/min下离心4min,收集菌丝球并用生理盐水冲洗3次,在80℃无菌烘干,冰箱保存备用。
1.2.2培养条件对菌重的影响将菌种接种到200mL液体培养基中,配制8瓶,每瓶接种200μL,用血球计数板法确定接种量。
分别在设定的温度(θ)、设定的时间点(t)、设定的转速下收集菌丝球,根据失水率计算菌体净重。
分别以培养t、培养θ、震荡速度(v)为横坐标,干菌重(m)为纵坐标绘制曲线。
1.2.3处理条件对铬去除率的影响毛霉菌吸附时间对水中铬去除率(η)的影响:取0.05g干菌置于50mL母液(1g/L的重铬酸钾溶液,使用pH为5.0的磷酸二氢钠缓冲溶液作为稀释溶液)中分别培养一定的时间(设置时间分别为0、1、3、6、9、15、18、20、22、25、30及48h),取样时离心沉淀去除菌丝,取上清液,测其中铬的含量做空白。
然后取适量样品(模拟含铬废水,采用重铬酸钾为铬源,浓度为1mg/L)置于50mL比色管中,向比色管中加入0.5mL磷酸(V磷酸∶V水=1∶1)和0.5mL硫酸(V硫酸∶V水=1∶1),摇匀;再加入2mL显色剂溶液,定容至50.0mL,摇匀。
显色10min后,用1cm比色皿,以水为参比,在540nm波长处作空白校正并测定其吸光度,计算水中铬的去除率。
根据选取的最佳吸附时间,测定毛霉菌投加量对水溶液中铬含量的影响:分别取20、50、80、100、150以及200mg的干燥毛霉菌,置于培养瓶中培养,按照最佳测试条件进行培养,测铬的含量做空白。
按照吸附时间选择过程中的测定程序测定水中铬的去除率。
2结果与讨论2.1菌种的最佳培养条件2.1.1菌种最佳培养时间培养时间对菌丝干重的影响,如图1所示。
可以看出,前3d毛霉菌含量逐步增加,第4d明显下降,之后逐步趋于稳定。
前3d,由于养分充足,毛霉菌呈现出快速生长的趋势,含量不断增加;随着营养物质的逐渐消耗,数量呈现出下降的趋图1发酵时间对菌丝干重的影响势,毛霉菌出现死亡;第5d 后,毛霉菌含量趋于平稳,含量变化较小,则可能由于毛霉菌在菌体个体基数上保持平衡,受各种条件的影响,菌体生长速度与死亡速度大致相等。
根据测定结果,在后续实验中选择毛霉菌菌体培养最适温度为3d ,此时毛霉菌含量最高,时间最短。
2.1.2菌种最佳培养温度毛霉菌是一种真菌,温度对毛霉菌的稳定性、细胞膜的流动性、完整性,以及酶的活性等均具有重要影响。
在低温下,毛霉菌中酶的活性会大大降低;而在高温时,酶会变性失活,从而失去生物活性。
由图2可以看出,毛霉菌的量在28℃左右时达到最大值,随着温度的继续升高,毛霉菌的量趋于稳定,因此,在后续实验中,将毛霉菌的培养温度确定为28℃。
2.1.3菌种培养最佳震荡速度在培养毛霉时,震荡速度v 对菌重也有一定的影响,如图3所示。
从图3可以看出,随着震荡速度的增大,菌重缓慢上升,当震荡速度到达200r/min 时菌重达到最大值,之后便随震荡速度的升高而缓慢下降。
说明震荡速度过快或过慢都不利于菌丝的生长,转速200r/min 为最适震荡速度,因此,实验选择震荡速度为200r/min 。
2.2毛霉菌吸附时间对铬去除率的影响吸附时间是菌种对铬吸附效率的一个重要指标,要给予足够的吸附时间才能达到最好的吸附效果。
由图4可以看出,毛霉菌在前3h 内对铬的吸附量(η)较大,水样中铬的去除率快速上升,之后逐渐变缓,在18h 时达到饱和,虽然在20~22h 仍有增加,但是增加量已经非常小,基本上趋于平衡。
去除率随着时间的增加而增加,在前3h 内约吸附80.59%的铬,这是因为这一阶段由细胞表面的物理吸附占主导作用,所以吸附速度很快。
随后铬的吸附率随时间增加无明显的变化,生物吸附逐渐达到饱和,还原反应在这一阶段起主导作用。
在达到吸附饱和后,菌体还能缓慢地吸附重金属离子,这是由于活细胞的生物积累与新陈代谢的作用导致的。
2.3毛霉菌投加量对铬去除率的影响利用毛霉菌去除水中的铬,毛霉菌干菌的投加量也是一个重要的参数。
随着毛霉菌投加量的增加,其对铬的吸附率也迅速上升。
当干燥毛霉菌投加量为80mg 时,毛霉菌对水样中铬的去除率达到最大值;继续投加毛霉菌,去除率逐渐降低;当投加量增加到200mg 时去除率逐渐增加。
第一个峰值,毛霉菌对铬的去除率达到峰值,此时毛霉菌细胞对铬的吸附以物理吸附为主,但到达某一个点之后,随着投加量的增加,毛霉菌对铬的吸附率也迅速下降,这是因为在给定平衡浓度下,高生物浓度吸附图2温度对菌丝干重的影响图3震荡速度对菌丝干重的影响图4吸附时间对铬的吸附效果的重金属离子相对低生物浓度的较少。
而随着毛霉菌含量的继续增加,可能短时间内形成的平衡被打破,毛霉菌适应了水中铬的存在环境,物理吸附重新建立,对铬的去除率继续增加,而建立新的平衡,见图5。
3结论实验表明,毛霉菌可以去除水中的铬。
毛霉菌的最佳培养时间为3d,最佳培养温度为28℃,最佳培养震荡速度为200r/min。
在此条件下,毛霉菌可以实现快速、大量的繁殖。
水中铬的去除率实验结果表明毛霉菌能有效地对重金属铬进行吸附:毛霉菌对铬去除率在吸附时间为18h时基本保持稳定,去除率为88.08%;当干燥毛霉菌投加量为80mg 时,毛霉菌对水样中铬的去除率达到最大值,为84.11%;继续投加毛霉菌,去除率逐渐降低;当投加量增加到200mg时去除率又逐渐增加。