microbacteriumsp.gm1礦化特性及其生物礦化膠結(jié)固化鉻渣的實驗研究

1、Microbacterium sp. GM-1 礦化特性及其生物礦化膠結(jié)固化鉻渣的實驗研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：倫莉妹指導(dǎo)教師：李東偉 教 授指導(dǎo)教師：焦斌權(quán) 教 授專 業(yè)：安全科學(xué)與工程學(xué)科門類：工 學(xué)重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院二 O 一五年十月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要I摘 要工業(yè)化發(fā)展帶來種種環(huán)境問題，其中 Cr(VI)污染備受關(guān)注。物理、化學(xué)法在處理鉻渣的實際工程中，要么需要運行大型設(shè)備，消耗大量的能量；

2、要么需要添加多種化學(xué)試劑，增加了環(huán)境污染的風(fēng)險；生物技術(shù)因具有成本低、環(huán)境友好等特點受到了關(guān)注。本論文選育微桿菌（Microbacterium sp.GM-1，簡稱 GM-1），在深入了解其生長習(xí)性、礦化特性的基礎(chǔ)之上，將其引入鉻渣固化的過程中，探索生物礦化作用對于鉻渣無害化的效果。選育 Microbacterium sp.GM-1，在脲酶活性檢驗實驗的基礎(chǔ)上，分析其在含尿素、含鉻環(huán)境中的適應(yīng)能力。GM-1 在脲酶篩選培養(yǎng)基中的生長引發(fā)

3、了尿素氮循環(huán)反應(yīng)， 尿素中的 N 轉(zhuǎn)化至氨中，氨溶于水生成 NH4+和 OH-。利用“酚紅遇堿變紅”這一原理， 反推尿素水解反應(yīng)事實， 可以充分印證 Microbacterium sp.GM-1 機(jī)體內(nèi)脲酶催化尿素水解的能力。Microbacterium sp.GM-1 搖瓶實驗中，不同含量（20、40、60、80、100 g/L）的尿素溶液被加入到液體培養(yǎng)基中，測定 Microbacteriumsp.GM-1 的生長曲線；在含有 60

4、 g/L 尿素的環(huán)境中，Microbacterium sp.GM-1 體現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。重復(fù)以上搖瓶實驗，加入不同含量的六價鉻（0、100、200 mg/L和 120、140、160、180 mg/L），從 Microbacterium sp.GM-1 生長曲線判斷，當(dāng)六價鉻 Cr(VI)離子濃度高于 120 mg/L 時， Microbacterium sp.GM-1 的生長明顯受到抑制。在靜態(tài)模擬 Microbacterium s

5、p.GM-1 礦化實驗中， 將不同濃度的 Ni2+ （0、 100、200 μmol/L）添加至基礎(chǔ)培養(yǎng)液（NB+20 g/L 尿素）中，經(jīng)過搖瓶培養(yǎng) 2 天后，加入與尿素等摩爾濃度的 CaCl2 水溶液， 具有不同 Ni2+濃度的培養(yǎng)液中均發(fā)現(xiàn)有白色沉淀物生成。經(jīng) XRD 分析，其主要成分為 CaCO3。比較沉淀量可知，Ni2+可以強(qiáng)化 Microbacterium sp.GM-1 的礦化作用。設(shè)計正交實驗，選取 4 個影響因子，即N

6、i2+、尿素、pH 和培養(yǎng)時間，探索 Microbacterium sp.GM-1 礦化作用的優(yōu)化條件；比較正交實驗極差值可知， 尿素對 Microbacterium sp.GM-1 礦化作用影響最大， 其次 是 培 養(yǎng) 時 間 ， 最 后 是 Ni2+ ； 比 較 正 交 實 驗 各 組 的 Ca2+ 沉 淀 率 可 得 ， 當(dāng)Microbacterium sp.GM-1 在 50 μmol/L Ni2+、60 g/L 尿素、堿度為

7、10 的環(huán)境中培養(yǎng)96 h 時，可以收獲最多的礦化產(chǎn)物（CaCO3）。將 Microbacterium sp.GM-1 引入鉻渣固化過程，探究 Microbacterium sp.GM-1生物礦化作用對于鉻渣固化的效果。 將鉻渣、 河砂、 高嶺土按照一定質(zhì)量比 （8:1:1）混合，壓模成型，制成鉻渣固化體，模具立體尺寸為 2cm×2cm×2cm；在以上混合過程添加最優(yōu)條件下培養(yǎng)的 Microbacterium sp.