嗜酸性硫还原菌处理六价铬的还原途径开题报告

 2022-01-17 09:01

全文总字数:1836字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

重金属元素铬一方面在工业上得到广泛的应用;另一方面它对人和动植物具有严重的危害。铬主要以六价铬和三价铬两种形态存在于自然环境中,其中六价铬有强氧化性,在环境中的溶解性、迁移性大,具有高毒性;而三价铬迁移性小具有低毒性。硫还原能够用于含铬废水的处理,而其中的机理还不够清楚,所以探究硫还原菌还原六价铬的还原途径就显得尤为重要,对于处理含铬废水、改善环境和保护人体健康具有非常深厚的意义。

20世纪90年代,生物硫还原开始被人们尝试用于酸性重金属废水的处理,并取得了较好的效果。该方法是通过硫还原菌(主要是硫酸盐还原菌sulfate reducing bacteria,srb)以有机碳(如乙醇、甘油、乳酸钠)为电子供体的厌氧还原反应,产生硫化物,将废水中溶解态重金属转化为极难溶的硫化物(cus、zns、pbs溶度积常数ksp为10-37–10-20.4)而加以去除。近年来,该方法由于具有成本低、实用性强、重金属去除彻底且金属沉渣量小等优点而受到国内外研究者的广泛关注。

利用嗜酸性硫单质还原菌可有效去除重金属六价铬,这为处理酸性重金属废水提供一种新颖的有效的思路。

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2. 研究的基本内容和问题

本实验研究的目标旨在硫还原菌泥的驯化和嗜酸性硫还原菌对六价铬的还原途径上,内容是进行嗜酸性硫还原菌对六价铬的还原实验以研究出还原途径,拟解决的关键问题是需清楚影响硫还原菌对六价铬的还原过程中有哪些影响因素。

3. 研究的方法与方案

六价铬毒性很强,而适量的三价铬对人体健康有益,因此为了处理含六价铬废水,最环保也最方便的方法即是利用微生物将六价铬还原。先进行嗜酸性硫还原菌的驯化,清楚该菌种生长繁殖的影响因素,便于驯化出更多硫还原菌,以更好地发挥硫还原的功能性。然后在酸性环境中,将硫还原菌加入含六价铬废水中,将其元素每一时间段的价态记录下,分析其还原的途径。具体实验方法:1.是在已经驯化好的硫还原菌泥中加入0-50mg/L梯度的六价铬(不同铬浓度的去除);2.在50mg/L六价铬条件研究温度、pH(4、5)等对硫还原的影响。3.以及对六价铬还原的一些因素如硫离子、多硫化物、硫还原菌等(这里的因素探究采用的是纯菌-硫单质还原菌)1、2用的是经驯化好的硫还原菌泥

这里六价铬被硫还原菌去除的机理是:六价铬被产生的硫化物还原成三价铬,然后三价铬生成氢氧化铬沉淀。

4. 研究创新点

关于生物硫还原的研究在国内外还较为少见,所能参考的试验方法和数据都较少,这就需要团队大胆地构思并创想设计路线、实验方法。利用嗜酸性硫单质还原菌可有效去除重金属六价铬,这为处理酸性重金属废水提供一种新颖的有效的思路。但目前对硫单质还原菌生物还原的物理、生物、化学特性的认识还十分有限,要最大限度发挥嗜酸性硫还原菌在废水处理中的作用,还必须鉴定实际参与还原反应的中间代谢产物,进一步深入研究嗜酸性硫还原菌的还原作用机理。

5. 研究计划与进展

第一步:微生物群落分析及生长情况(嗜酸性硫还原菌的驯化)

第二步:菌种与含铬废水进行反应的条件及影响因素,进行不同铬浓度的去除,还有同一铬浓度下ph、温度和对六价铬还原的因素等对六价铬还原过程的影响。

第三步:六价铬在还原过程中的价态变化及生成物记录;

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