趋磁性细菌-磁场处理含镍废水的研究

离子交换与吸附,2005,21(4):265~269IONEXCHANGEANDADSORPTION文章编号:1001-5493(2005)04-0265-05趋磁性细菌－磁场处理含镍废水的研究*舒浩华1王艳红2孙津生2,3**白明41中国石化股份有限公司巴陵分公司，湖南省岳阳市4140032天津大学化工学院，天津3000723精馏技术国家工程研究中心，天津3000724吉化集团公司丙烯腈厂，吉林市132021摘要：应用趋磁性细菌-磁场技术处理Ni2＋废水。首先进行了趋磁性细菌吸附试验，研究了pH、温度、时间、微生物量对吸附的影响。其次进行了趋磁性细菌的分离试验，考查了磁分离器中金属丝框的位置和磁场强度对磁分离过程的影响。试验结果表明，经这种方法处理后，出水中镍离子浓度很低。关键词：趋磁性细菌；磁分离；含Ni2+废水中图分类号：X52文献标识码：A趋磁性细菌广泛存在于地球不同区域的海水、湖泊[1,2]以及土壤中，在地磁场的作用下可以定向运动，而且对重金属有较强的吸附性能，因此受到越来越多的关注。国外有文献报道，在磁场下趋磁性细菌的回收效率可以达到90%以上[3]，可广泛应用于工业重金属的去除与回收。水体中的镍离子，靠传统的方法不易去除，易引起过敏性皮炎，同时，镍有致癌作用，精炼镍的作业工人鼻腔癌和肺癌发病率较高。镍对水生生物也有明显的毒害作用，清洁地表水中镍的浓度在1µg/L左右。趋磁性细菌－磁场复合工艺处理含镍离子废水，是一种很有经济价值及发展前途的污水净化手段。它具有的优点是许多常规方法所不可比拟的，如廉价、节能、去除效率高等。本文的研究对趋磁性细菌在污水处理方面的开发应用具有重要的指导意义。1试验部分1.1试验方法趋磁性细菌—磁场处理含Ni2＋废水主要包括趋磁性细菌吸附Ni2＋和磁场分离趋磁性细菌两部分。趋磁性细菌先在一定的条件下吸附Ni2＋，然后让吸附了Ni2＋的细菌通过磁场*收稿日期:2005年2月14日项目基金:国家自然科学基金(20206024)作者简介:王艳红(1978-),女,吉林省人，硕士研究生.wangyanhong2004@eyou.com,13752332484**联系人IonExchangeandAdsorption2005年8月·366·1培养槽;2蠕动泵;3转子流量计;4磁铁;5驯化分离槽图1分离流程图分离器进行分离，可以进一步去除Ni2＋，使去除效果更好。试验方法：将锥形瓶固定在恒温冷冻摇床内，然后将配制好的一定量的含重金属离子废水置入锥形瓶，瓶口用棉塞塞住，打开恒温冷冻摇床中电源，调节到适当的转速和温度，恒温30min后，再将一定量的微生物放入烧杯中进行吸附实验，调节到实验所需的pH值和温度。经过实验时间后，让吸附完Ni2＋的细菌通过磁场分离器进行分离(如图1所示)，然后用HITACHI180-80型原子吸收分光光度计测定Ni2＋离子的含量。1.2Ni2＋标准溶液称取Ni(NO3)2·6H2O，用去离子水加热溶解，定容至1000ml，制成Ni2＋标准溶液。1.3仪器与装置HITACHI180-80型原子吸收分光光度计(北京瑞利分析仪器厂)；HQL150B恒温冷冻摇床(中科院武汉科学仪器厂)；800型离心机(上海分析仪器厂)。磁场分离器由有机玻璃粘结而成，呈长方体，其内部尺寸为：19.9cm×10cm×8cm。底部设计了一些小槽，可以按顺序放置有机玻璃做的框，框上缠有镍丝。1.4实验菌株从天津市纪庄子污水处理厂提供的活性污泥中分离收集。培养基组成见参考文献[4]，pH=6~7，静止避光培养22d左右，瓶口用棉塞塞住。2试验结果与分析2.1pH值对吸附的影响将浓度为40mg/L的Ni2＋溶液调至pH=2、3、4、5、6、7、8、9、10。在趋磁性细菌量为8g，温度为30℃，恒温冷冻床转速为150r/s的条件下，进行Ni2＋的吸附实验(吸附时间为1h)。结果如图2所示，Ni2+的最佳pH值范围比较窄，在pH为4~7之间吸附率均在90%以上，在2~4和8~10之间随着pH减小和增加，吸附率则开始下降。说明在这个范围内Ni2+对pH的变化反映还是比较敏感。酸性范围内的下降主要是由于蛋白质中的氨第21卷第4期离子交换与吸附·367·图4时间对趋磁细菌吸附Ni2+的影响1015202530949698100Ni2+Rateofadsorption(%)T(oC)246810306090Rateofadsorption(%)pH020406092949698Ni2+Rateofadsorption(%)t(min)基质子化程度增加，与重金属配合能力减弱，而且体系中大量游离的H+和H3O+会与重金属阳离子竞争吸附位，使得微生物对Ni2+的吸附量随酸性升高而降低。pH在5.0时最有利于吸附。图2pH对趋磁细菌吸