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          東博去離子水設備DBW

          全自動去離子水設備解決油漆廢水重金屬的處理

              重金屬或硫酸根共存條件下的恒溫培養實驗分別移取900mLPostgateC培養基(SO42-共存條件下的實驗移取改進型PostgateC培養基)于若干體積為1000mL的血清瓶中。每瓶接種20mL活體SRB菌液,N2吹脫10min,橡皮塞塞緊,鋁蓋壓緊。35℃恒溫振蕩培養24h后,用精密注射器分別注入一定體積的鈾貯備液和共存離子[Fe或Cu或Zn或SO42-]貯備液,使其中U和共存離子達到所需濃度,繼續振蕩培養數天。設置血清瓶作為對照組(加入熱致死體SRB菌液)和空白組(不加重金屬或SO42-)。定期用注射器采集上清液10mL,用0.45μm濾膜過濾,測定濾液中U和重金屬離子濃度。實驗中初始鈾濃度均設定為20mg/L,其它共污染離子濃度以新疆某鈾礦1#采區終采地下水情況作參照。
          濾液中U和重金屬離子含量的測定U濃度采用偶氮胂分光光度法進行測定,Cu和Zn濃度采用原子吸收分光光度法進行測定,Fe采用磺基水楊酸顯色法測定。結果與討論共存Zn或Cu對鈾生物沉淀效果的影響和反映了血清瓶中U和不同濃度Zn或Cu共存時兩者濃度的變化規律。容易看出,加入了熱致死SRB的對照組U濃度變化很小,表明死亡SRB不具有還原富集鈾的能力。當初始Zn濃度高達25mg/L或Cu濃度達到15mg/L時,U和Zn或Cu濃度在反應初期稍微下降后保持穩定,表明較高濃度的Zn[或Cu]會抑制鈾生物沉淀過程和硫酸鹽還原活力(因重金屬生物毒性作用所致)。鈾沉淀動力學曲線與未加鋅銅的空白組相比差異很小,鈾在6d后均可被完全去除,因此說明Zn在0 ̄20mg/L或Cu在0 ̄10mg/L的低濃度范圍變化時,對鈾生物沉淀過程影響很小,Zn/Cu在3d內被完全去除則表明SRB在反應初期依然保持著旺盛的硫酸鹽還原活力。
          可以看出,初始Cu濃度為10mg/L時,6d后U雖然沉淀完全,但與未加Cu的空白組相比,反應初期出現了1d的遲緩期(0 ̄1d間U濃度變化很小),Cu沉淀也表現出遲緩期。比較圖1、2發現,Cu對鈾生物沉淀過程產生完全抑制的最低濃度比Zn低(前后者分別為15mg/L和25mg/L),此外低濃度Zn共存時鈾沉淀過程未出現跟Cu類似的遲緩期,可能由于Cu具有較大的毒性作用造成SRB對Cu相對更為敏感。相關研究表明,Zn毒性表現為跟SRB還原酶分子上某些基團可逆絡合,而Cu毒性表現為大面積破壞細胞膜的完整性,導致胞漿溶解后釋放出氨基酸和核酸。

          實驗中還觀察到,初始Cu為10mg/L、Zn濃度為10 ̄20mg/L以及未加重金屬的空白等幾組血清瓶中,6d后開啟血清瓶均有較濃的臭雞蛋味氣體產生(顯然為H2S),瓶底部均有黑色沉淀形成(分析其成分為UO2/ZnS/CuS)。初始Zn濃度為25mg/L和Cu濃度為15mg/L時,血清瓶中并未出現這兩種現象,推斷反應初期血清瓶中U和重金屬濃度的微小下降可能因SRB吸附所致。共存Fe對鈾生物沉淀效果的影響反映了不同濃度Fe共存時瓶中U和Fe濃度的變化。由圖3可見,無論初始Fe濃度高低,其濃度均不斷降低。鐵的去除可能主要依賴于硫酸鹽代謝產物H2S參與的化學還原過程和利用有機乳酸鹽為電子供體、Fe為電子受體的生物還原兩個途徑,還原終產物進一步和H2S作用生成黃鐵礦沉淀。鈾沉淀過程與Fe還原過程始終同時進行。UO2+2Fe=UO22+2Fe為地浸過程中的典型浸出反應,該反應平衡常數logK=18表明它可以自發和徹底進行;進而推測終采呈氧化性的環境中,徹底去除Fe是鈾生物沉淀過程發生的前提,因為Fe可逆轉鈾生物沉淀過程(即鈾沉淀終產物UO2可被凈氧化成UO22+)。但實際上Fe的去除過程并未優先于鈾沉淀過程,而是同時發生,該結果跟Lovley早在氧化性的沉積環境中觀察到的金屬還原菌同時還原Fe和U的現象相似,原因可能與鈾成礦機理有關。有研究表明中低溫熱液鈾成礦可能由黃鐵礦和有機質等還原劑借助非生物作用還原U所致,黃鐵礦與鈾礦共生表明它對早期促進U沉淀成礦起重要作用。實驗中還原力較弱的Fe在富含H2S的還原態環境中轉化為黃鐵礦之后,其強還原性表面提供了易于發生鈾沉淀反應的微環境,終產物UO2被吸附在黃鐵礦表面后不易再被氧化。本文通過實驗研究了Cu、Zn、Fe和SO42-分別對SRB菌群生物沉淀地浸廢水中U的影響,得出以下初步認識:低濃度Cu或Zn易于轉化為硫化物沉淀被去除因而對該過程影響很小,當Cu和Zn分別達到15mg/L和25mg/L時,該過程會由于重金屬的生物毒性作用而完全抑制。Fe存在的氧化環境中鈾生物沉淀過程同樣可以進行,但沉淀速度相對減慢。



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