聚合氯化铝厂家介绍含铀废水处理工艺

随着核电和军工的快速发展，世界各国对天然铀的需求也开始大幅度上升，形成了新一轮的铀矿开发热，然而随之带来的问题是铀矿开采和铀水冶过程中产生的放射性废水的数量和种类也越来越多.我国铀矿冶放射性具有浓度低、数量大、污染面积广等特点，这些废水含有铀、钍和镭等半衰期较长的天然放射性元素，若未经处理直接排放，不仅会污染地表水，而且还会慢慢渗入地下，造成地下水的污染，进而扩展到整个生物圈，最终对人和动物造成化学毒性和辐射毒性两个方面的危害.因此，铀污染水体的修复问题亟待研究解决.

目前，处理铀污染水体的主要方法有化学沉淀法、蒸发浓缩法、吸附法、离子交换法、离子浮选法、膜分离法等.这些传统的物理化学处理方法在实际应用中存在许多不足，主要表现为工序复杂，产生的泥浆量较大，还需对二次污染物再次处理，而且在处理低浓度、大面积铀污染水体时需要较高的费用.生物修复作为一项新兴的高效修复技术，特别是植物修复和微生物修复逐渐成为近年来国内外研究的热点.生物修复具有修复成本低、环境友好等优点，但单独采用植物修复时，存在生产周期长、生物量小、受pH值、SO42-等化学因素影响较大，且超富集往往具有专一性等缺点;单独采用微生物修复时，虽然可以通过改变重金属的化合价态来降低毒性并富集重金属，但需要不断添加碳源和氮源，且微生物死后被吸附的核素又会重新释放到水中，造成修复效率降低.这就要求我们利用植物和微生物的共生或共存关系构建植物-微生物共生富集净化体系，充分发挥植物和微生物各自修复技术的优势，弥补单一植物或微生物修复的不足，实现含铀废水的高效修复.

满江红是一种生长在水田或池塘中的小型浮水植物，常与鱼腥藻共生，鱼腥藻能固定大气中的氮气为满江红提供氮源，是一种天然的植物(满江红)-微生物(鱼腥藻)共生体系.研究表明，满江红和鱼腥藻形成的共生体系对水中的重金属离子有较好的富集能力;特别是报道了满江红和鱼腥藻的共生体系对水体中的铀具有较好的去除作用.但鱼腥藻在满江红-鱼腥藻共生体系去除水中铀时的作用尚未开展相关研究.因此，本文拟分离满江红和鱼腥藻，培育出无藻满江红和鱼腥藻，研究无藻满江红、有藻满江红和鱼腥藻对水中铀的去除效果，并通过红外光谱技术分析无藻满江红、有藻满江红和鱼腥藻富集铀前后化学基团的变化，以揭示鱼腥藻在满江红-鱼腥藻共生体系去除水中铀时的作用，为建立新的植物-微生物共生富集净化体系提供理论依据.

2 材料与方法(Materials and methods) 2.1 无藻满江红的获取

在湖南省衡阳市郊外采集回野生满江红(Azolla anabaena)，即天然的满江红-鱼腥藻共生体系，先用自来水冲洗3~5 min，放入改良的Hoagland培养液中进行预培养，2周后取出预培养的满江红-鱼腥藻共生体系，切取其分枝顶端约5 mm左右的片段，并确保每一片段带有2~3个茎尖和15片左右的幼叶;然后将这些片段放置在小纱布袋中用自来水冲洗30~40 min，之后用0.1%的氯化汞溶液浸泡3~4 min进行消毒，取出后迅速用无菌水冲洗十余次，彻底洗去残留的氯化汞;将消毒后的萍体片段用灭菌的干燥滤纸吸去水分，然后在无菌操作台中，体式显微镜下用解剖针取其茎尖(约0.5 mm，保留几个叶原基和幼叶)，接种于装有改良的Hoagland培养基的锥形瓶中，置于25 ℃光照下培养，经过25 d左右可以长成一丛丛萍体.

将分离后长成的萍体分别放在无氮源和有氮源的培养基中培养，在有氮源的培养基中萍体长势良好，而在无氮源的培养基中不能存活的萍体便是分离成功的，即不含鱼腥藻的无藻满江红，下文将满江红和鱼腥藻的共生体系称为有藻满江红(Azollawith Anabaena).

应用显微操作技术从无菌有藻满江红植株叶片的叶腔中取出鱼腥藻(Anabaena)，将它接种于无氮培养基，得以成活，即成功获得了自生的无菌满江红鱼腥藻，下文将从满江红中分离的无菌满江红鱼腥藻称为鱼腥藻.

改进的Hoagland’s 营养液配方如下：①大量元素：Ca(NO3)2·4H2O 945 mg·L-1，KNO3 506 mg·L-1，NH4NO3 80 mg·L-1，MgSO4·7H2O 493 mg·L-1;②铁盐溶液：2.5 mL·L-1(2.78 g FeSO4·7H2O，EDTA 3.73 g，H2O 500 mL，pH=5.5);③微量元素液：5 mL(KI 0.83 mg·L-1，H3BO3 6.2 mg·L-1，MnSO4 22.3 mg·L-1，ZnSO4 8.6 mg·L-1，Na2MoO4 0.25 mg·L-1，CuSO4 0.025 mg·L-1，CoCl2 0.025 mg·L-1，pH=6.0).

2.2 水培试验方法

水培实验在3 L的烧杯中进行，分为A、B和C 3组：根据我国南方某铀尾矿库及周边地区地表水中铀的浓度，初始铀浓度设定为2.5、5.0 mg·L-1的实验组和0 mg·L-1的对照组;同时，A、B和C每个浓度设定3个平行组，溶液体积为1 L.A组中投放7 g无藻满江红，B组中投放7 g有藻满江红，C组中投放0.2 g鱼腥藻(从7 g有藻满江红可分离出0.2 g鱼腥藻).整个培养过程全部在人工气候箱中进行，白天温度设定为25 ℃，夜晚设定为22 ℃，光暗周期为14 h/10 h，空气湿度保持在80%左右.每3 d测定一次水中铀的浓度并计算水中铀的去除率，待富集达到平衡后，取出所有的萍体，用滤纸吸干水分称其鲜重，计算植株的平均生长抑制率及对铀的生物富集量.

无藻满江红、有藻满江红和鱼腥藻富集铀后的红外光谱对比分析如图 4所示.由图 4可知，相对于无藻满江红，有藻满江红中和鱼腥藻中，151 cm-1处出现新的吸收峰，分析为芳环CC骨架振动产生的吸收峰，说明有藻满江红和鱼腥藻富集铀后，产生了芳环类的物质;1447 cm-1处新出现的吸收峰，分析为醇类或苷类化合物中C—H弯曲振动产生的吸收峰，说明有藻满江红和鱼腥藻富集铀后，产生了醇类或苷类化合物.因此，有藻满江红体内出现了新的芳环和醇类或苷类化合物可能是由鱼腥藻产生的.而这些新的化合物可能是微生物鱼腥藻在富集铀的过程中分泌的一些胞外物质(Homer et al.，1991)，它们可选择性地与铀结合(Kajiawara et al.，2004)，并降低铀对植物的危害，增加生物量，从而促进有藻满江红对铀的富集.

聚氯化铝厂家通过研究的结果表明，有藻满江红富集铀的过程中，鱼腥藻也参与其中，并协同无藻满江红一起富集水中的铀.但有关满江红和鱼腥藻组成的共生体系高效除去铀的深层机制仍有待进一步的研究.