100mg/L硝基苯的反應體系。
[0032](E)稱取小麥焚燒生物炭，在厭氧箱中轉(zhuǎn)移到厭氧瓶中，使生物炭濃度為0.5g/L，超聲lh使其均勻分散在溶液中。
[0033](F)收集培養(yǎng)至對數(shù)期末期的微生物細胞，并轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，使菌濃度為0.5g/Lo然后將厭氧瓶放入150rpm，30°C恒溫搖床中，避光反應10d，每24h取樣一次，采用高效液相色譜法檢測硝基苯及其還原產(chǎn)物苯胺。所有實驗均平行3次，同時設置不加入生物炭僅有微生物還原硝基苯的對照實驗。
[0034]經(jīng)以上實驗測得:初始硝基苯濃度為5mg/L時，反應Id后硝基苯即被完全去除。初始硝基苯濃度為50mg/L時，反應3d后硝基苯幾乎被完全去除。初始硝基苯濃度分別為100，150，200，300，400mg/L 時，初始反應速率分別為 37.9,47.4，53.8,62.9,68.4mg/L，反應 10d后硝基苯濃度基本穩(wěn)定，硝基苯濃度減少量分別為98.5，93.75，96.8，119.7，80.4mg/L，去除率分別為98.5 %，62.5 %，48.4 %，39.9 %，20.1 %。在材料濃度為0.5g/L，菌濃度為0.5g/L的反應條件下，本發(fā)明方法對濃度為100mg/L及以下的硝基苯能夠完全去除，對濃度高于400mg/L的硝基苯仍有一定的去除能力。
[0035]實施例3
[0036]不同生物炭材料濃度對微生物還原硝基苯的促進作用:
[0037](A)選擇小麥秸桿自然焚燒生物炭作為本實施例中的生物炭材料。
[0038](B)微生物的培養(yǎng):同實施例1。
[0039](C)配制50mL的20mM磷酸鹽緩沖溶液，加入50mM乳酸鈉，并轉(zhuǎn)移至50mL的玻璃厭氧瓶中，并用0.lmol/L的NaOH或HC1調(diào)節(jié)pH至7.0。然后通氮氣曝氣將厭氧瓶頂空及水溶液中的氧氣排盡，并放入?yún)捬跸渲幸源_保厭氧狀態(tài)。
[0040](D)在厭氧箱中，用移液槍吸取硝基苯轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，得到50mL含100mg/L硝基苯的反應體系。
[0041](E)分別稱取生物炭，在厭氧箱中轉(zhuǎn)移到厭氧瓶中，使生物炭濃度分別為0.167、0.333,0.500,0.667g/L，超聲lh使其均勻分散在溶液中。
[0042](F)收集培養(yǎng)至對數(shù)期末期的微生物細胞，并轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，使菌濃度為0.5g/Lo然后將厭氧瓶放入150rpm，30°C恒溫搖床中，避光反應5d，每24h取樣一次，采用高效液相色譜法檢測硝基苯及其還原產(chǎn)物苯胺。所有實驗均平行3次，同時設置不加入生物炭僅有微生物還原硝基苯的對照實驗。
[0043]經(jīng)以上實驗測得:無生物炭的對照組，反應Id后硝基苯去除量為23.lmg/L，反應5d后硝基苯去除率為50.3%o材料濃度分別為0.167,0.333,0.500,0.667g/L時，反應Id后硝基苯去除量分別為13.9，27.4，44.5，48.3mg/L，反應5d后硝基苯去除率分別為55.3%、71.6%、92.0%、99.8%，苯胺生成量分別為初始硝基苯濃度分別為30.2,43.0,55.1,63.7mg/L0結(jié)果說明，生物炭濃度在0.333g/L以上時，對微生物還原硝基苯的促進效果明顯，生物炭濃度越高，促進效果越顯著。
[0044]實施例4
[0045]不同熱解溫度制備限氧熱解生物炭促進微生物還原硝基苯:
[0046]⑷生物炭的制備:
[0047]采用限氧熱解法，將小麥秸桿置于管式熱解爐中，以5°C /min的升溫速率分別加熱至300°C、600°C和800°C，恒定溫度熱解2h，熱解過程中持續(xù)通氮氣，既保證爐內(nèi)厭氧環(huán)境又可將氣態(tài)有機產(chǎn)物吹掃出熱解爐。自然冷卻后取出剩余炭化產(chǎn)物。將剩余炭化產(chǎn)物用去離子水洗3-5次，于真空干燥箱40°C干燥24h，研磨，過100目篩，分別得到不同熱解溫度制備的限氧熱解生物炭wn3。。，wn6。。，WN800o
[0048](B)微生物的培養(yǎng):同實施例1。
[0049](C)配制50mL的20mM磷酸鹽緩沖溶液，加入50mM乳酸鈉，并轉(zhuǎn)移至50mL的玻璃厭氧瓶中，并用0.lmol/L的NaOH或HC1調(diào)節(jié)pH至7.0。然后通氮氣曝氣將厭氧瓶頂空及水溶液中的氧氣排盡，并放入?yún)捬跸渲幸源_保厭氧狀態(tài)。
[0050](D)在厭氧箱中，用移液槍吸取硝基苯轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，得到50mL含100mg/L硝基苯的反應體系。
[0051](E)分別稱取WN3。。，WN_，WN800,在厭氧箱中轉(zhuǎn)移到厭氧瓶中，使生物炭濃度均為
0.500g/L，超聲lh使其均勻分散在溶液中。
[0052](F)收集培養(yǎng)至對數(shù)期末期的微生物細胞，并轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，使菌濃度為0.5g/Lo然后將厭氧瓶放入150rpm，30°C恒溫搖床中，避光反應5d，每24h取樣一次，采用高效液相色譜法檢測硝基苯及其還原產(chǎn)物苯胺。所有實驗均平行3次，同時設置不加入生物炭僅有微生物還原硝基苯的對照實驗。
[0053]經(jīng)以上實驗測得:分別加入WN3。。，WN6。。，WNS。。生物炭后，反應Id時硝基苯去除量分別為20.1,26.0,27.5mg/L，反應10d后硝基苯濃度基本穩(wěn)定，去除率分別為65.0%,94.9%,98.7%。實驗結(jié)果說明，熱解溫度越高生物炭促進微生物還原硝基苯的效果越好。熱解溫度600°C以上時，促進效果顯著提高。
【主權(quán)項】
1.一種應用生物炭促進生物還原硝基苯的方法，其特征在于包括如下步驟: (A)微生物的培養(yǎng):采用異化金屬還原菌作為還原硝基苯的微生物； (B)配制50mL的20mM磷酸鹽緩沖溶液，加入50mM乳酸鈉，并轉(zhuǎn)移至50mL的玻璃厭氧瓶中，并用0.lmol/L的NaOH或HC1溶液調(diào)節(jié)pH至7.0，然后通氮氣曝氣將厭氧瓶頂空及水溶液中的氧氣排盡，放入高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，冷卻后轉(zhuǎn)移至厭氧箱中以確保厭氧狀態(tài)； (C)在厭氧箱中，用移液槍吸取硝基苯轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，得到50mL濃度為5-400mg/L的硝基苯溶液； (D)稱取生物炭并在厭氧箱中轉(zhuǎn)移到厭氧瓶中，濃度為0.167-0.667g/L，超聲lh使其均勻分散在溶液中； (E)收集培養(yǎng)至對數(shù)期末期的微生物細胞，并轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，使菌濃度為0.5g/L，然后將厭氧瓶放入150rpm，30°C恒溫搖床中，避光反應l_10d。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應用生物炭促進生物還原硝基苯的方法，其特征在于: 所述的步驟(A)中，用來還原硝基苯的異化金屬還原菌為Shewanella oneidensisMR-1 ； 所述的步驟(B)中，通氮氣曝氣時間為30min ;高壓蒸汽滅菌條件為121°C，20min ； 所述的步驟(C)中，硝基苯加入溶液后，超聲lh使硝基苯均勻分散在溶液中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應用生物炭促進生物還原硝基苯的方法，其特征在于，所述的步驟(D)中用來促進微生物還原硝基苯的生物炭包括使用自然焚燒法和限氧熱解法兩種方式制備的生物炭:自然焚燒法為，將生物質(zhì)置于室外空氣中充分燃燒，收集燃盡的炭化產(chǎn)物；限氧熱解法為，將生物質(zhì)材料置于管式熱解爐中，以5°C /min的升溫速率加熱至300-800 °C，恒定溫度熱解2h，熱解過程中持續(xù)通氮氣，保證爐內(nèi)厭氧環(huán)境，并將氣態(tài)有機產(chǎn)物吹掃出熱解爐，自然冷卻后取出炭化產(chǎn)物；分別將自然焚燒和限氧熱解后的炭化產(chǎn)物用去離子水洗3-5次，于真空干燥箱40°C干燥24h，研磨，過100目篩，即分別得到自然焚燒和限氧熱解生物炭。
【專利摘要】一種應用生物炭促進生物還原硝基苯的方法，屬于污染物的生物處理技術(shù)領域。其特征是包括以下步驟：向50mL含5-400mg/L的硝基苯溶液中加入濃度為0.167-0.667g/L的生物炭，轉(zhuǎn)移至厭氧瓶中，并加入0.5g/L異化還原菌細胞，然后置于150rpm，30℃恒溫搖床中避光反應1-10d。本發(fā)明所用的生物炭包括自然焚燒法和限氧熱解法制備的生物炭。本發(fā)明的效果和益處是能夠應用生物炭快速有效提高硝基苯在水中的生物還原速率，且生物炭制備工藝簡單，原材料來源廣泛，成本低，可操作性強，便于在實際中推廣應用。
【IPC分類】C02F3/28, C02F3/34, C12N1/20, C12R1/01
【公開號】CN105347480
【申請?zhí)枴緾N201510811022
【發(fā)明人】柳廣飛, 劉樂成, 周集體, 金若菲
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月18日