论文总字数：16625字

摘 要

在废水污水里面，六价铬广泛出现，导致了较重的污染环境情况。与之同步，六价铬极易被人体吸取，可以借助皮肤及粘膜、呼吸道、消化道入侵肌体，所以怎样实效处理六价铬的情况非常严峻。通常情况下，有效除去废水污水中的重金属采用微生物富集方式，但传统的直接投放菌株的方法菌株存活率低，导致吸收效率低下。本研究采用固定化细胞技术（Immobilized cell technology），用包埋法固定大肠杆菌（Escherichia coli）来吸附废水中的六价铬。通过对于不同条件的探究，结果发现用2%海藻酸钠滴入4℃ 1.5% CaCl₂ 中，制备的大肠杆菌E. coli固定化球具有良好的性能，此外，最佳吸收温度为30℃、每50 ml废水中投放760个小球，可以最大程度的降低水体中的六价铬，吸附率达到55.2%。同时固定化具有可重复利用性。这一分析为微生物吸取废水里面六价铬离子供应了某一新渠道及新理念。

关键词：六价铬，固定化细胞技术，大肠杆菌，环境保护，低污染，重复利用

Abstract: Hexavalent chromium is present in large quantities in sewage and wastewater, causing serious environmental pollution. With the synchronous, the human body can absorb hexavalent chromium quickly. The ways of hexavalent chromium entering the human body are various, such as skin digestive tract, respiratory tract, skin and mucosa, so how to effectively deal with hexavalent chromium effectively is very serious. The use of microbial adsorption to remove heavy metal ions from sewage wastewater is a common method, but the traditional method of directly delivering strains has a low survival rate, resulting in low absorption efficiency. This research using immobilized cell technology to immobilize E. coli by embedding to adsorb hexavalent chromium in wastewater. After exploring different conditions, it was found that the prepared E. coli immobilized spheres had good performance by instilling 2% sodium alginate into 4% C 1.5% CaCl2. In addition, the optimal absorption temperature was 30 ° C per The injection of 760 small balls in 50 ml of wastewater can minimize the hexavalent chromium in the water, and the adsorption rate reaches 55.2%. At the same time, the immobilization is reusable. This paper supply a new channel and a new idea for microorganisms to feed hexavalent chromium ions into wastewater.

Key words: Hexavalent chromium, Immobilized cell technology, Escherichia coli, Environmental protection, Low-pollution, Reutilization

目 录

1 前言 5

1.1 金属铬的介绍 5

1.2 生物处理法介绍 6

1.3 大肠杆菌在环境污染治理中的应用 8

1.4 固定化技术 9

2 材料和方法 10

2.1 材料 10

2.2 方法 11

3 实验结果与讨论 12

3.1 标准曲线的绘制 12

3.2 预实验 13

3.3 最适海藻酸钠浓度 14

3.4 最适氯化钙浓度 14

3.6 最适酸碱度 16

3.7 最适用量 16

3.8 重复利用效率 17

结论 18

参考文献 19

致 谢 21

1 前言

1.1 金属铬的介绍

在大自然里面，金属铬（Cr）是相当广泛的，重点借助三价、六价的化合态出现在土壤，空气以及水里面^[1]。据统计，在人们的日常工作中，有八十多种不同专业门类的工作人员会与六价铬进行接触，其中包括棉，革纺织产业、印染镀铬产业、冶炼金属产业、机器和涂料制造产业、化工医药、建材建造等方方面面。铬在水体里面的价态是时常改变的，会深受有机物、pH、硬度、温度、氧化还原性成分的制约。通常现状下，水体里面的六价铬具体借助CrO，HCrO，HCr₂O3类离子出现，在水体里面，这三类阴离子借助下列方式维持动态均衡：Cr₂O H₂O ⇌ 2HCrO ⇌ 2H 2CrO此平衡会随这水体的酸、碱的变化而移动。三价铬的氨盐、钾、钠都可以溶解在水里面，尤其是我国化学以及冶金工业制造里每一年外排的20~30吨铬渣里面，广泛地含有酸溶性铬酸钙、钠盐铬酸钠等一系列六价铬离子（详见表1）。

表1 六价铬所关涉的化合物单子

中文名称	化学分子式	主要指定用途
六价铬	Cr
三氧化铬、氧化铬（六价）、酐化铬	CrO3	颜料、催化剂、 电镀、糅皮
铬酸锂	Li2CrO4	防腐剂
铬酸钠	Na2CrO4	防銹、糅皮
铬酸钾	K2CrO4	颜料、油墨、糅皮
氯铬酸钾	K3CrO3C3;
铬酸铵	(NH4)2CrO4	相片、催化剂
铬酸铜	CuCrO4	媒染剂
铬酸镁	MgCrO4	防銹、表面处理
铬酸钙	CaCrO4	颜料、油墨、糅皮
铬酸锶	SrCrO4	颜料、防銹
铬酸钡	BaCrO4	防腐、颜料、陶瓷用著色剂
铬酸铅、铬黄	PbCrO4	颜料、涂料、油墨
铬酸锌	ZnCrO4	颜料、防腐剂
重铬酸钠	Na2Cr2O7	颜料、防腐、 相片、鞣皮
重铬酸钠水合物	Na2Cr2O7•2H2O	生产别的铬商品，颜料， 涂料金属表层处理
重铬酸钾	K2Cr2O7	颜料、相片、 电镀、电池、鞣皮
重铬酸铵	(NH4)2Cr2O7	颜料、相片、 催化剂
重铬酸钙	CaCr2O7	防腐、催化剂
重铬酸锌	ZnCr2O7	颜料
醋酸铬	C6H9CrO6
其它六价铬化合物

国内外进行的大量实验数据表明，六价铬与胃癌的出现有较大联系^[2]。除此之外，也有分析材料显示，铬会基于人体的 DNA 带来突变抑或径直损害DNA。通过毒理学探究^[3]，以人、小鼠及大鼠的毒代动力学分析^[4]：人体通过暴露的肌肤或者口腔摄取等方式将六价铬吸入人体，而六价铬进入人体后能作用于消化系统的一些类金属组分上，还会利用硫酸、磷酸盐等作为载体，帮助它在细胞间运输，从而快速的分散到身体的各个角落 ^[5]；六价铬能够展开细胞内还原，它在细胞里通过酶方式，径直还原成三价铬，且逐步反应形成四价铬以及五价铬等中间体，中间体会跟细胞内还原进行反应出现自由基，进一步损坏DNA^[1]。

1.2 生物处理法介绍

伴随工业的快速推进，废水污水的处理迫在眉睫。当前环节针对污水的处理形式重点是化学、物理、生物处理^[6]、物化和综合处理手段。处理污水，通过对处理方式原理的分析能够将其总结为：物理法、化学法、生物处理法以及物理化学法四种类型。

1. 所谓用生物处理污水的方式^[7]就是充分利用特定的微生物群体，通过这些微生物的相关化学反应将污水中的重金属离子、有机有害组分富集出来，或者通过使污染物分解、沉淀等方式转化或分离污染源，从而除去水里面的污染物。隶属生物处理法的技艺，根据发挥取出污染物作用的微生物供氧方式和种类能将污染处理手段总结为好氧和厌氧两种微生物污水处理方式。通过微生物处理污染物有极大优势。以污水中的混合微生物群体作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝聚、氧化分解、沉淀等作用，以去除水中的污染物^[8]。采用微生物处理方式相较于其他方式最主要的优点就是行之有效、节约成本。微生物存在优良的沉降性以及吸附性，相当强的降解水平，用不着高压、高温等严苛的规定，比较起物理化学措施处理废水的设施以及长时间投入的药剂来，处理费相较而言非常低。

2、环保效果。在废水的处理过程中，采用微生物去除污染物的方式，最终会将大部分的污染物通过各类反应转化成氮气、二氧化碳、污泥以及水。氮气、二氧化氮以及水均属于无害无毒的，污泥也可以借助污泥消解转变为有机肥料，它也能够当做建筑材质。有效地显示了微生物处理废水没有二次污染情况，对环境制约非常小。

3、处理效果。废水里存在大量的未降解有毒有害的有机成分，而微生物能够快速有效的将这些有机成分富集起来，并通过一系列化学反应将其分解和转化，最终生成常见的水、CO₂、N₂以及污泥等形式排放至环境中；与此同时，废水中还有许多寄生虫、病原体等对人体存在极大潜在危险的物质，而微生物多为单细胞、多细胞类生物，可以通过胞吞、吸附等途径将这些有害物质去除；除此以外，微生物的氧化作用能充分将有机组分转换成无害物质（如淤泥）等进而达到去除目的；微生物利用分解、吸附及沉降提高水质的透明度和降低色度。筛选出合适的微生物菌种可将废水中大多数污染物都降解。

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