固定化球形红假单胞菌处理电镀废水中Cd和Cr的研究毛雪慧

CdCr毛雪慧1,2,徐明芳3①,刘　辉1,肖　娜1　(1.,　510632;2.,　518036;3.,　510632):4(Rhodopseudomonassphaeroides)Cd、Cr,CdCr,,。,20g·kg-120g·L-1,CdCr。,,pH、,pH6.0、10.00g·L-1,40.00mg·L-1Cd96.68%。4-,3,3,Cd51.20%。,92.61mg·L-1Cd,3hCd98.80%,Cu、Au、Ni90.00%。:;;;:X172　　:A　　:1673-4831(2010)02-0160-07BiosorptionofHeavyMetalsFromElectroplatingWastewaterbyImmobilizedRhodopseudomonassphaeroides.MAOXue-hui1,2,XUMing-fang3,LIUHui1,XIAONa1(1.InstituteofHydrobiology,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;2.InstituteofShenzhenWaterResourcesPlanningDesign,Shenzhen518036,China;3.BiotechnologyDepart-ment,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)Abstract:EffectofimmobilizedRhodopseudomonassphaeroidestreatingcadmium(Cd)andchromium(Cr)containingwastewaterwasinvestigatedandtechnologicalconditionsfortheimmobilizedbacteriatoadsorbCdandCrionswereopti-mizedintreatingelectroplantingwastewatercontinuouslyinabioreactor.Resultsshowthatthebacteriaimmobilizedingelcomplexwith20g·kg-1ofzeoliteand20g·L-1ofsodiumalginateweresignificantlybetterthanfreebacteriainremo-vingCdandCrfromthewastewater.Orthogonalexperimentswereconductedtooptimizetechnologicalconditionsforwastewatertreatment.ItwasfoundthatpHofthewastewaterandinoculationrateofthebacteriaweretwomajorfactorsaf-fectingheavymetalsrermovingefficiency.WhenpHofthewastewatercontaining40.00mg·L-1Cdtobetreatedwas6.0andinoculationrateofthebacteria10.00g·L-1,Cdremovingratereached96.68%.Resultsoffourcyclesofsorption-desorptionrevealthatimmobilizedbacteriacouldlastthreecycles.ItsCdremovingratemightstillcomeupto51.20%inthethirdcycle.Inthebioreactor,immobilizedR.sphaeroideswasusedtotreatelectroplatingwastewatercontaining92.61mg·L-1Cd.Threehoursoftreatmentremoved98.80%oftheCdinthewastewaterandover90.00%ofotherheavymetals(Cu,AuandNi)aswell.Keywords:Rhodopseudomonassphaeroides;immobilization;heavymetalwastewater;bioreactor　　,、、,,,[1-2]。、、,、、,,,,,,[3]。,,。[4-6]。、,,,。,,,,[7]。[(C5H7O4COONa)n,CA]、,:(2KM02501G):2009-06-18①E-mail:[e-mail]　　2010,26(2):160-166JournalofEcologyandRuralEnvironment(—COONa),[8]。,CA、,,(、、)CA。,(Rhodopseudomonassphae-roides),,、,,。1　1.1　1.1.1　(Rhodopseudomonassphae-roides)。10.00%[9],30℃、[]4000lx2d,5000r·min-115min,,,9.0g·L-13,,D6602.00,()1.65g·L-1,4℃。1.1.2　:CdCr2,(0.2032±0.0001)g(CdCl2·2.5H2O)(0.2829±0.0001)g(K2Cr2O7)2,1L,,100.00mg·L-1Cd(Ⅱ)Cr(Ⅵ)。,。:,1L,pH5.3,4℃。1.2　1.2.1　[10-11](PVA)2.40g(0.36g0.48g),CA0.48g,20mL,,,10mL10cm20g·L-1CaCl2(),3mm,12h。,8.5g·L-1。1.2.2　()1mL,1mL,24h,,。1.3　1.3.1　50mL4,5.00g(1mL),3.69mg·L-1Cd(Ⅱ)Cr(Ⅵ),30℃、150r·min-120h,,。2,、。,。3。1.3.2　,(A)、(B)、pH(C)3,3(1)。100mL20g·kg-120g·L-1CA,,,、,,。1　Table1　VariablesandrangesintheorthogonalexperimentforimmobilizedRhodopseudomonassphaeroides/(g·L-1)/minpH110.00305.0215.00606.0320.00907.01.3.3　[12]40.00mg·L-1Cd。25℃、150r·min-1,,2,,10mLHNO3,25℃60min,2,,。1.3.4　(1)。20cm,4cm,1.00·161·　2　　　　　　　　　:CdCrmL·min-1,。10.00g,20g·kg-120g·L-1CA,()1∶5,3mm。0.80L·min-1,25℃3h,(ICP-AES),。1　Fig.1　BioreactorfortreatmentofheavymetalwastewaterbyimmobilizationofRhodopseudomonassphaeroides1.4　1.4.1　[13]ICP-AES。1.4.2　q=(Co-Ce)×V/W(1)(1),q—(),mg·g-1;Co—,mg·L-1;Ce—,mg·L-1;V—,L;W—,g。1.4.3　20mL,3000r·min-110min,10mL,,。　　=(C1-C2)/C1×100%(2)(2),C1—,mg·L-1;C2—,mg·L-1。1.4.4　PHILIPSXL-30ESEM()。25.0mL·L-11h,,,,、。2　2.1　2.1.1　。,。,,,。Cr、Cd2。A—;B—;C—;D—;E—。2　Fig.2　EffectoffixationmaterialonCdandCrremovalefficiencybyimmobilizedRhodopseudomonassphaeroidesbeads　　2,20h,4Cd、Cr,PVA,Cd95.54mg·g-1,Cr63.57mg·g-1。Cd、Cr39.70、27.55mg·g-1,(、、)[5,14]。2[15]:1,、;2,,,[16]。3B,·162·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　26,。(SiO4)(AlO4),,[17]。,。,Cd、Cr。,,[18],,,,,,。A—;B—;C—;D—;E—。3　Fig.3　ScanningelectronmicroscopicgraphsofsurfacestructuresoffreeRhodopseudomonassphaeroidesbeadsandimmobilizedRhodopseudomonassphaeroides　　3C,,,[19],[20],Cd、Cr。3D,PVA,,。PVA,,2,[21],。,PVA-Cd、Cr[22]。,PVACd、Cr。3E,,。—COOH、—OH、—SO3H,[23]。,。2.1.2　4。1∶2,CdCr,86.87%、9.69%,1∶5,CdCr88.95%、18.67%。4　Fig.4　EffectofembeddingratioonCdandCrremovalefficiencybyimmobilizedRhodopseudomonassphaeroides·163·　2　　　　　　　　　:CdCr2.2　2.2.1　50mL,5.00g,1∶5,3mm,30℃CrCd5。5,,,CrCd,CrCd,30min,,。,60min。5　Fig.5　EffectofdurationofexposureonCdandCrremovalefficiencybyimmobilizedRhodopseudomonassphaeroidesbeads2.2.2　pH5,NaOHpH3.0、4.0、5.0、6.0、7.0,5.00g,30℃60min。pHCrCd6。　　6,pHCrCd。pH,H+Cd,,。pH,Cd,。pH6.0～7.0,Cd,,pH,Cd。CdpH6.0～7.0。pH1.0～2.0,Cr,,pH,,CrpH1.0～2.0。,pH4.0～5.0,pHpHzpc(),,Cr(Ⅵ)(Cr2O72-、CrO42-、HCrO4-)。,pHpHzpc,,,Cr(Ⅵ)[24]。6　pHFig.6　EffectofpHonCdandCrremovalefficiencybyimmobilizedRhodopseudomonassphaeroidesbeads2.2.3　5,50mL,1.00、5.00、10.00、20.00、30.00g,pH6.0、30℃60min,CrCd,7。7,,。,,CrCd。CrCd10.00～20.00g·L-1。7　Fig.7　EffectofinoculationrateofimmobilizedRhodopseudomonassphaeroidesonCdandCrremovalefficiencybythebacteria2.2.4　Cd,1(2)。2·164·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　26,9,2,A1B2C2(),Cd96.68%。,Cd3:CAB,RCRARB,pHCd。A1B2C2,10.00g·L-1、60min、pH6.0。3,F=0.186,P=0.8430.05,F=0.116,P=0.8960.05,pHF=156.719,P=0.0060.05,Cd,pHCd。2　CdL9(33)Table2　Resultsoftheorthogonalexperimentofimmobi-lizedRhodopseudomonassphaeroidesadsorbingCdABCD()Cd/%1111116.002122296.683133387.774212393.245223