添加金属(氢)氧化物对木质素腐殖化作用的影响机理

摘要：

为研究金属(氢)氧化物在木质素腐殖化作用中的催化作用,采用液体摇瓶培养法,在木质素培养液中添加针铁矿、三羟铝石和δ-MnO2,接种混合菌株悬液后启动110 d的培养试验,动态收集沉淀物质并用H2O2去除氧化物表面的有机成分,应用SEM、FTIR和XRD技术对其结构特征进行分析.结果表明:针铁矿参与木质素腐殖化作用后,小颗粒比例增加且边缘棱角锐化,表面水合羟基与微生物及其转化的木质素间形成氢键,使表面水合羟基(-OH+2)及结晶水O-H的缔合程度增强.Fe-OH的质子化使Fe-O的振动频率增强,配体交换和氢键作用是针铁矿催化木质素腐殖化作用的主要机制;三羟铝石参与木质素腐殖化作用后,晶粒轮廓更加清晰,粒径减小且有聚集趋势,表面Al-OH以氢键形式与微生物及其转化的木质素结合,增加了水合基振动频率,部分OH基团还可被微生物及其转化木质素的羧基取代,弱化了AlO4四面体和AlO6八面体上的Al-O键,水桥键及螯合物的形成使Al-OH+2的振动频率增强;疏水作用是δ-MnO2参与木质素转化的主要机制,反应后颗粒结合更加松散,微纳米球边缘锐化,表面结晶水脱除,Mn-OH的去质子化使O-Mn-O的振动频率增加.研究表明,上述3种金属(氢)氧化物均是通过表面羟基与金属含氧基团来催化木质素的腐殖化作用,而其本身并未发生物相改变.

关键词：针铁矿、三羟铝石、δ-MnO2、木质素、腐殖化作用

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分类号：X132(环境化学)

资助基金：国家重点研发计划项目2018YFD0300207-1;国家自然科学基金项目41401251,41571231;吉林农业科技学院种子基金项目吉农院合字[2018]第7004号

在线出版日期：2019-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2528-2535