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“Ch-1 菌-Cr(VI)-H O”体系中 Cr(Ⅵ) 还原的电化学
2
行为1
柴立元,王云燕
中南大学冶金科学与工程学院,长沙(410083 )
E-mail:lychai@; wyy@
摘 要:采用循环伏安曲线探明了“Ch-1 菌-Cr(Ⅵ)-水”体系的电化学行为。结果表明:循环
伏安曲线上-0.6V vs. SCE 左右的电流峰对应的反应为Cr6+还原成Cr3+ 的反应,在电势为-0.8V
左右Cr3+开始还原为零价铬。体系中的电极反应为不可逆过程,正向扫描时Cr(III)不会被重
新氧化为 Cr(VI)。细菌的存在使Cr(VI)的还原更容易进行,其还原峰电势正移约 0.2V ,细
菌对体系中的电化学反应起了催化作用。随细菌量的增加,氢气的析出、六价铬还原为三价
铬及三价铬进一步还原为零价铬的电势均发生了正移,过高的细菌量主要影响三价铬还原沉
积为金属铬的过程。铬浓度对细菌还原Cr(VI)溶液的循环伏安曲线的影响不大。初始pH 值
为10 时,细菌对溶液中Cr(VI) 还原过程影响较大,是细菌还原Cr(VI) 的最佳pH 值。
关键词:Ch-1 菌,还原,铬(VI) ,电化学行为
中图分类号:X172 文献标识码:A
1.引言
铬渣含有水溶性致癌毒物六价铬,对环境的污染十分严重。铬渣解毒是全球环保的重大
课题,但目前的干法焙烧还原解毒和湿法还原解毒存在二次污染,成本高等不足,均未获得
广泛工业应用。课题组基于长期从事细菌冶金的研究基础和成果积累,提出了细菌堆浸解毒
铬渣及其选择性回收铬的新方法,前期研究已从堆放铬渣的淤泥中经采集、分离出一株高效
还原碱性介质中高 Cr(VI)浓度(大于 2000mg/L )的短杆状 Ch-1 菌株,经鉴定为无色细菌属
杆状菌(Achromobacter sp.) 。Ch-1 菌耐受 Cr(VI) 的能力超过4g/L ,在pH 为 11 的碱性介质中
有效还原 Cr(VI) 的浓度达到 2g/L ,培养 24 h 内可将 2g/L Cr(VI)还原达到国家排放标准
[1-5]
(GB8978-1996 ),其还原Cr(VI)及耐受碱性环境的能力远超过当前国内外报道的水平 。
铬渣及其渗滤液中 Cr(VI) 的解毒是在细菌 Ch-1 繁殖、营养源消耗过程中进行的,其无 Cr(VI)
培养的细菌以及细菌代谢后的产物对 Cr(VI) 的还原作用不大。
尽管已经开展了大量含铬废水及铬渣细菌解毒的工业研究,并建立了 1000t/a 的示范工
程[6-13],但前期工作表明由于对细菌解毒铬渣过程中铬的毒性迁移转化机制及其电化学还原
催化机制等关键问题认识不足,在细菌解毒过程可能出现 Cr(OH)3 在铬渣中夹杂,影响解毒
效果和铬的回收。因此,深入开展细菌解毒铬渣及含铬废水过程中“Ch-1 菌-Cr(VI)-水”系电
化学行为的研究,为进一步研究碱性介质中 Ch-1 菌存在时,Cr(VI)还原为 Cr(III) 的电极反
应机理提供一定的参考,并可为新技术的成功工业化应用提供理论支持。
本研究采用循环伏安曲线分析细菌还原 Cr(VI)过程中细菌对电化学反应的催化作用,研
究细菌加入量、铬浓度及体系 pH 值对细菌还原 Cr(VI)过程电化学行为的影响。
2 .实验方法
循环伏安曲线的测定采用三电极体系,以铂丝电极为工作电极,大面积铂片电极为辅助
1 本课题得到教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20040533048 ),教育部新世纪优秀人才支持计划
(NCET-05-0689),国家自然科学基金),国家高技术研究发展计划(863 计划)课题(2006AA06Z374 )
的资助。
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