Page 233 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 邓一博，等: 解磷菌改性生物炭去除水中铀(Ⅵ)的效能与机理 ·2775·

PMBC+PSB6 和 PMBC+PSB48。这是由于 PSB 在解 图 4 为 PMBC 和 PMBC+PSB24 与 U(Ⅵ)反应前
磷的同时也在利用磷代谢繁殖，在一定的周期内解 后的 SEM 图；图 5 为 PMBC 和 PMBC+PSB24 与
磷能力下降而耗磷能力上升 [16] 。PMBC+PSB 在 U(Ⅵ) U(Ⅵ)反应后的 EDS 谱图；图 6 为 PMBC+PSB24
溶液中释放的磷较在水中少，减少的这部分磷可能 与 U(Ⅵ)反应前后的 TEM 图。改性前，PMBC 表面
是由于在 PSB 的作用下与 U(Ⅵ)形成了磷酸铀酰矿 较为平整，孔隙结构丰富，为物质运输提供了通道，
物沉淀所致 [17] 。 可有效提高微生物的存活率 [19] (图 4a）。改性后(图
改性生物炭与 U(Ⅵ)反应前后溶液的 pH 变化如 4c），经 PSB 的侵蚀，生物炭内壁孔洞数量明显增
图 3 所示。反应后各组生物炭的 pH 均有所上升， 多，推测可能是其比表面积和孔容增大的原因。与
且初始 pH 越低，变化越明显。由于 PMBC 总体呈 U(Ⅵ)反应后，PMBC 表面变得粗糙(图 4b），而改
弱碱性，而生物炭本身具有维持环境 pH 相对中性 性 PMBC 出现大量放射状晶体(图 4d)。两组生物炭
的功能 [14] ，因此，酸性条件下反应后的各组 pH 上 在反应后 EDS 结果中均出现 U(Ⅵ)峰(图 5)，说明
升，中性条件下 pH 相对稳定。此外，反应后经 PSB U(Ⅵ)被固定到生物炭表面。改性后的 U(Ⅵ)峰强度
改性的各组生物炭相较未改性的 pH 略微下降，原 更高，证明生物改性提升了 PMBC 的固定 U(Ⅵ)能
因可能是细菌在矿化过程中分泌大量有机酸分解不 力 [20] 。
+
溶性磷，氧化过程释放 H 所致 [12] 。

图 3 PSB 改性（6､ 24､ 48 h）PMBC 与 U(Ⅵ)（质量浓
a—PMBC；b—PMBC+U(Ⅵ)；c—PMBC+PSB24；d—PMBC+PSB24+
度 10 mg/L）反应前后 pH 变化
U(Ⅵ)
Fig. 3 pH change of PSB modified PMBC (6, 24, 48 h) 图 4 PMBC 和 PMBC+PSB24 与 U(Ⅵ)反应前后的 SEM
and U(Ⅵ) (mass concentration of 10 mg/L) before Fig. 4 SEM images of PMBC and PMBC+PSB24 before
and after reaction
and after reaction with U(Ⅵ)
为进一步研究改性生物炭的固定 U(Ⅵ)机制，
采用综合效果最佳的 24 h 改性组进行后续实验，未
改性生物炭作为对照。
2.3 BET、SEM-EDS 和 TEM 分析
生物炭改性前后的物性参数见表 1。与改性生
物炭相比，未改性生物炭的比表面积较低，而平均
孔径较高，主要归因于生物炭丰富的孔隙结构。与
未改性生物炭相比，PSB 改性后生物炭的比表面积
增加 88.1%，总孔体积增加 40.8%，但平均孔径减
少 25.8%。可能是由于 PSB 以生物炭作为代谢底物
消化，导致孔洞数量增加所致 [18] 。

表 1 PMBC 与 PMBC+PSB24 的物性参数
Table 1 Physical property parameters of PMBC and PMBC+
PSB24

BET 比表面积/ 总孔体积/ 平均孔径/ 图 5 PMBC 和 PMBC+PSB24 与 U(Ⅵ)反应后的 EDS 谱图
Fig. 5 EDS spectra of PMBC and PMBC+PSB24 after
（m²/g） (cm³/g) nm
reaction with U(Ⅵ)
PMBC+PSB24 15.93 0.038 9.77

PMBC 8.47 0.027 13.16 图 6 表明，与 U(Ⅵ)反应后，在 PSB 胞内有放