海藻酸钠/壳聚糖@生物炭微球固定SP-1强化苯酚生物修复
陈露童
樊晨晨
江琛
侯冬梅
邹建平
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,江西南昌 330063
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、1.00％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32.829 m2/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3 335 cm-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.
关键词：苯酚降解微生物固定化海藻酸钠壳聚糖生物炭
分类号：X703(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(52200097)国家重点研发计划(2022YFD1700802)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-10-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 114-124 )
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