容与创新研究内容创新点第章试验材料与方法试验材料及试剂试验材料实验化学试剂试验仪器与设备试验方案与方法铀标准溶液配制方法铀标准曲线的绘制测铀用到的其它试剂配制污泥浓度测定万方数据透析袋预处理方法厌氧污泥除铀胞外聚合物除铀第章厌氧污泥除铀试验研究概述试验仪器与试剂试验仪器与设备试验化学试剂试验方法污泥驯养试验设计测量方法考查因素试验结果与讨论污泥投加量对Ⅵ去除率的影响吸附试验值对去除效果的影响不同铀初始浓度对去除效果的影响外加电子供体对去除效果的影响厌氧活性污泥的长期除铀能力机理分析本章小结第章厌氧污泥胞外聚合物除铀试验研究概述试验仪器与试剂试验仪器与设备试验化学试剂试验方法的提取吸附试验方法万方数据考查因素试验结果与讨论对吸附效果的影响投加量对吸附效果的影响不同铀初始浓度下的吸附效果透析温度对吸附效果的影响倒置荧光电子显微镜分析本章小结第章结论与建议结论建议参考文献论文发表情况致谢万方数据万方数据第章绪论随着核工业的发展核技术的不断深入研究及广泛应用，人类生存环境中的放射性核素本底值不断上升，对人类身体健康和大自然生态环境的潜在威胁日趋严重。铀矿冶地域复杂的放射性污染问题已引起国际组织和的高度重视，并投入了相当的人力和物力进行污染修复和处置。铀污染及其危害铀及其化合物是核工业中不可或缺的重要原料，通过核反应产生的各种射线与人工制取的铀同位素又是很多科研领域中不可或缺的研究工具。因此，铀及其化合物进入环境是不可避免的。水体铀污染主要是铀矿冶生产过程中输送管破裂或大雨淹没尾矿矿坝导致尾矿库发生渗漏等事故下，进入地表或地下水。在水大气和土壤环境中，铀不断进行着迁移转化，土壤中的铀或直接被植物吸附或被水中胶状颗粒悬浮物浮游生物等吸附吸收到体内或由降雨冲淋进入地表水和地下水。铀通过照射食物或直接接触等途径对人体造成危害。铀产生的射线有电离作用和贯穿能力，当射线通过人体细胞时，会使细胞内的分子和原子电离激发。如果分子被解离，破坏细胞的正常功能，有的部分带上电荷，就会使身体出现异常病变。铀污染可通过生物链与食物链的迁移富集转化为大气污染或水体污染，最终严重危害人体健康。如土壤被铀污染后，通过种植在该受污染的土壤上的农作物根系吸收并在农作物的茎叶尤其果实种子中富集。食草动物吃了这些农作物，人又食用这些食草动物，或是人直接食用这些农作物，从而造成人体中铀的积累。进入人体中的铀，主要蓄积于肝脏肾脏及骨骼中，以化学毒性和内照射起急性或慢性中毒，诱发各种疾病或导致突变畸变甚至癌变，给人类的生命和健康带来巨大的威胁。研究发现若几天内肾脏中铀浓度超过铀肾时可能导致肾脏衰竭，而在短期内急剧性地摄入浓度超过铀肾时将导致轻微的肾功能紊乱。铀对呼吸道的影响主要在于吸入的含铀尘埃颗粒大小溶解度及数量。含铀颗粒对健康存在威胁由于其大部分是可吸入的。在急性暴露时，可能产生肺组织万方数据损伤，导致肺气肿和肺纤维化。吸入含铀颗粒后，受辐射暴露最显著的器官是肺和相关的淋巴结。最坏估计下，胸部淋巴结的辐射剂量对比肺的剂量高约倍，但是淋巴系统出现癌变的概率要比肺癌变的概率小得多，因为般认为胸部淋巴结更能抗辐射，尽管这观点现在已受到挑战。铀对免疫系统的影响主要表现在摄入体内的铀对红骨髓和淋巴结的辐射。我国允许的最高总放射性排放限值为换算成天然铀是，而我国各内陆河中天然铀平均质量浓度为。铀矿冶铀深度加工排放的废水中的铀质量浓度般情况下在左右，是国家规定最大允许排放浓度的倍。近年发现，植入铀的实验鼠淋巴结中所含铀的量较其它组织都高，而且另有实验表明，摄入铀后血液中的嗜伊红细胞数量明显增多。而这就意味着生物体处于变态反应中，并已受到寄生感染。年美军的辐射生物研究所进行的研究结果表明植入实验鼠体内的铀在脑海马中聚集，并对其造成影响。而且，与吸入和控制辐射的情况相比，小脑中脑前庭皮质和运动原皮质蚓体中的铀浓度显著增高。结果还表明体内铀浓度的升高与生殖荷尔蒙泌乳激素的升高在统计上显著相关。含铀废水污染特性含铀废水的处理与处理普通工业废水相比具有以下的特点工业废水的些化学毒性例如酚类氰类有机磷等能够用中污染物的迁移与转化过程，因而所有影响植物吸收累积污染物过程的因素都会影响到植物修复的效率。指出阳离子是最容易积累在植物根部的铀的形态，加入柠檬酸时还能极大的提高铀的溶解度和其生物利用率。铀污染废水的修复中，涉及植物修复效率的因素主要有植物种类根际微生物水体化学形态等。生物吸附年，自然杂志公布了美国学者等有关微生物还原Ⅵ的实验研究结果，首次揭示出些细菌能还原Ⅵ为Ⅳ，并从中获得生存，这开创了研究铀微生物作用的新时代，由此开创了种铀废水处理的新技术生物吸附。自然界中存在着多种厌氧菌，可以通过氧化还原反应来影响含水层中铀的固定。如采用氧化亚铁硫杆菌生物淋滤从铀尾矿中浸出铀，同时会有部分和渗入到土壤和环境水体中。众多研究证明吸附与细胞壁结构有关。细菌放线菌真菌和藻类等微生物其细胞原生质膜外有明显的细胞壁，既可以避免微生物体受到外界环境的伤害，又可以控制原生质和周围环境之间的物质交换由于细胞壁的阴离子特性，这种作用在与铀酰离子接触中就更为重要。生物吸附机理可归纳为静电吸附络合作用酶促作用无机微沉淀和氧化还原，见表表生物吸附铀的机理机理类型原理非代谢性富集静电吸附菌体表面所带的负电荷与溶液中的铀酰离子之间的静电作用，而铀的富集不受微生物代谢作用的影响，和范德华力有关络合作用细胞壁上的活性基团与定量结合，基团中含有的等原子都可以提供孤对电子与有空轨道的铀酰离子配位代谢性富集酶促作用活性生物细胞对铀离子的吸收可能与细胞上些酶如磷酸酶细胞色素氢化酶等的活性有关无机铀能在细胞壁上或细胞内形成无机围城点，它们以磷酸盐硫酸万方数据微沉淀盐碳酸盐氢氧化物等形式通过晶核作用在细胞壁上或细胞内沉淀。氧化还原铀在具有还原能力的生物体吸附，有可能发生氧化还原反应上表中，般的说来，前两种机理属于被动吸附过程，其特点是快速可逆不依赖于能量代谢后三种机理属于主动吸收，需要细胞表面的些酶的作用而转移至细胞内，其特点是速度慢不可逆与细胞的代谢无关。在微生物处理含铀废水过程中，被动吸附是生物吸附的主要形式。可用来进行微生物试验的生物种类酵母菌可以利用的酵母菌有啤酒酵母产阮酵母假丝酵母等，取自啤酒厂或者是发酵工业的废菌丝。竺建荣等研究了啤酒酵母细胞对重金属的吸附可行性与不同条件对吸附作用的影响，结果表明，啤酒酵母去除重金属是可行的，吸附量达。霉菌主要包括黄曲霉产黄曲霉米曲霉黄绿青霉芽枝霉黑曲霉毛霉属微黑根霉。利用柱黄曲霉进行了水中铀等多种重金属的吸附研究，并确定了其可行性。藻类褐藻鱼腥藻小球藻墨角藻岩衣藻马尾藻海带节囊叶藻。年，莫健伟等提出藻类对重金属离子的去除能力依次为绿藻马尾藻茶叶鼠尾藻。和将藻酸与二价离子的结合顺序做了总结如下细菌和其合作者建立了套研究细菌对金属的结合的实验。许多研究表明，细菌及其生物产物对溶解态的金属离子有很强的络合能力，这主要归因于其特定的分子构型和化学组成。细胞壁带有负电荷而使整个细菌表面呈现阴离子特性，通过细菌细胞中均聚物或杂聚物上的磷酞基等阴离子作用可以增加金属离子的吸附，和，研究细胞壁上肽聚糖层证明其可以从水溶液中结合大量金属离子，特别是大多数过渡金属，第副族金属可以富集大万方数据于相对于肽聚糖层干重。研究进步指出细胞肽聚糖层上的磷酸基对二价金属离子的结合能力要强于羰基，是鳌合金属的特定区域。非活性生物沉淀作用胞外和胞内的累积作用都是用有代谢活性的细菌活细菌作金属离子吸附剂的。应用活性系统，主要考虑到生物吸附剂是可再生资源，吸附饱和后不必更换其次，生物体新陈代谢产物，如和，能够用于金属固定流程。活细胞工艺并不总是有效，方面废水中含有很多有毒成分，另方面废水化学组成不是会有较大变化，同时活细菌存在活性，需要营养。针对上述问题，研究出非活性系统。非活性系统工艺是指死细胞可在其细胞壁上积累金属。死菌易于固定化，便于吸附后的解吸分离。微生物吸附铀，首先面临的微生物本身在辐射化学毒性的作用下的生存能力。虽然微生物吸附铀的主要形式是被动吸附，菌体失活微生物也能对铀进行较大的吸附，但微生物的耐辐射耐毒性不强的话，菌体本身数量上没有优势，少量的失活菌体也吸附不了多少铀。所以寻找并运用基因工程改造高耐受性微生物对生物吸附技术的进步发展至关重要。由于溶液中与被吸附阳离子间的竞争性吸附作用，对多数吸附过程而言，溶液是影响吸附量的又决定因素以粘红酵母为例，当时，吸附量又逐渐降低。值同时影响细胞表面铀吸附点和离子的化学状态过低，溶液中水合氢离子会与铀离子竞争吸附活性位点值高于铀离子微沉淀上限时，会形成氢氧化物沉淀。因此，生物吸附铀废水时，应时刻注意调控合适的值，以期达到最大的处理效果。生物吸附前对微生物进行预处理有可能取得很好的效果，用酸碱对微生物进行浸泡，可以使细胞壁表面去质子化，活化吸附位点，改善吸附体化学性能，进而增大吸附量。般在达到微生物的耐辐射极限值前，废水中铀的浓度越大，生物吸附的效率就越高，吸附量就越大。废水处理的过程中，因为处理工程设计的大小是固定的，流量的来源是却是连续的，若是废水在生物吸附中停留太长的时间，显然是成本所不能接受的，所以应尽量在短的时间内吸附最大量的铀。但铀的吸附是随着时间的推移而不断增万方数据加的，所以应加大新型微生物的培育研究，以期生产出快速吸附菌，从时间上节约成本。如果废水中缺氮，或是缺磷，亦或是缺碳源，又或是缺几种这些微生物生长必须的物质，那也严重影响生物吸附的效率，微生物得不到增长，有效菌不成为优势菌，就不能达到预定的吸附量。生物吸附的影响因素是方方面面的，在进行实际的操作的时候，应该全面的考虑，根据废水不同的种类进行合适的吸附菌的选择，创造适当的环境让吸附菌发挥最大的效能。研究内容与创新本项目拟采用厌氧活性污泥对废水中的铀进行处理。之前已经有很多人证实，些细菌在厌氧条件和有电子供体的情况下可以通过酶解作用将水中可溶的六价铀还原成不溶的四价铀，从而达到去除废水的铀的目的。国外也有学者直接从污水处理厂中取出厌氧活性污泥进行含铀废水处理，并得到了不错的效果。本项目将通过对厌氧活性污泥进行人