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海藻酸钠/壳聚糖@生物炭微球固定SP-1强化苯酚生物修复

收稿日期:2025-03-20 修回日期:2025-05-30 接受日期:2025-06-06

DOI:10.20078/j.eep.20250701

摘要:微生物固定化技术具有耐高毒性、稳定性强以及污染物去除率高等优点。针对高浓度苯酚废水抑制微生物活性的问题,采用包埋-交联复合固定法制备海藻酸钠/壳聚糖@生物炭(SA/CS@BC)复合微球固定深海苯酚降解菌群SP-1。通过单因素实验优化微球组分... 展开+
摘要:微生物固定化技术具有耐高毒性、稳定性强以及污染物去除率高等优点。针对高浓度苯酚废水抑制微生物活性的问题,采用包埋-交联复合固定法制备海藻酸钠/壳聚糖@生物炭(SA/CS@BC)复合微球固定深海苯酚降解菌群SP-1。通过单因素实验优化微球组分配比(SA浓度1.0%~5.0%、CS浓度0.25%~1.25%、CaCl2浓度1.0%~5.0%、BC浓度0.25%~1.25%),系统对比游离菌群、SA/CS微球及SA/CS@BC微球在200~1 200 mg/L苯酚浓度下的降解性能,并利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面积分析(BET)、液相色谱-质谱(LC-MS)及总有机碳(TOC)测定等手段解析降解机制。结果表明,在最佳配比(3.0%SA、0.75%CS、4.0%CaCl2、1.0%BC)下,SA/CS@BC微球对1 200 mg/L苯酚的降解率高达94.6%,较游离菌群(28.7%)提升3.3倍;生物炭(BC)的添加使微球比表面积从4.936 m2/g(SA/CS)显著增至32.829m2/g,SEM观察证实微生物大量定植于BC孔隙结构内,FTIR分析显示微球表面含氧官能团(—OH、—COOH、C—O—C)的丰度增加且特征吸收峰发生偏移(—OH由3 420 cm-1移至3 335cm-1),表明氢键作用增强,进而促进污染物吸附与生物降解过程;苯酚代谢路径经LC-MS验证为羟基化生成邻苯二酚,经邻位开环裂解为黏糠酸,再氧化为琥珀酸进入三羧酸循环,最终矿化为CO2和H2O,TOC去除率达93.9%,无机碳/总碳(IC/TC)比值从初始5.8%升至68.5%;微球重复使用5次后,苯酚降解率仍保持90.5%。该SA/CS@BC复合微球通过生物炭的快速吸附与海藻酸钠/壳聚糖凝胶的缓释功能形成协同机制,有效缓解高浓度苯酚的瞬时毒性冲击,为含酚废水的高效生物处理提供了稳定可靠的技术方案。 收起-

作者:

  • 陈露童
  • 樊晨晨
  • 江琛
  • 侯冬梅*
  • 邹建平*

作者简介

第一作者:陈露童(2000—),女,江西樟树人,硕士研究生,主要研究方向为水污染处理。E-mail:lutong_Chan@126.com
通讯作者:侯冬梅(1984—),女,山西太原人,副教授,主要研究方向为重金属及有机污染物生物处理。E-mail:hou_dong_mei@126.com
邹建平(1978—),男,江西新干人,教授,主要研究方向为水污染控制及治理技术。E-mail:zjp_112@126.com

单位

  • 南昌航空大学 江西省持久性污染物预防控制与资源再利用重点实验室

关键字

暂无

基金项目

国家自然科学基金青年基金资助项目(52200097); 国家重点研发计划资助项目(2022YFD1700802)

引用格式

陈露童, 樊晨晨, 江琛, 侯冬梅, 邹建平. 海藻酸钠/壳聚糖@生物炭微球固定SP-1强化苯酚生物修复[J/OL]. 能源环境保护: 1-11[2025-07-08].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250701.

CHEN Lutong, FAN Chenchen, JIANG Chen, HOU Dongmei, ZOU Jianping. Bioremediation of Phenol by SP-1 Immobilized with Sodium Alginate/Chitosan@Biochar Microspheres[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2025-07-08].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250701.

CHEN Lutong, FAN Chenchen, JIANG Chen, HOU Dongmei, ZOU Jianping. Bioremediation of Phenol by SP-1 Immobilized with Sodium Alginate/Chitosan@Biochar Microspheres[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2025-07-08].https://doi.org/10.20078/j.eep.20250701.

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