表面活性剂对简青霉去除水体中镉离子的影响及机理探讨

论文摘要

本课题研究表面活性剂对简青霉吸附镉离子的影响及机制探讨。在简青霉的液体培养中，分别向培养基中加入一定量的表面活性剂（Triton X-100、SDS、Saponin和RL），制成生物吸附剂来吸附水体中的Cd2+。实验研究了改性简青霉在不同条件下对Cd2+的吸附效果，并在最佳实验条件下，探究吸附机理。对Cd2+吸附的实验结果表明，各改性吸附剂对Cd2+吸附特征受pH值影响较大。在pH值为1.0-5.0时，吸附量随pH值的增加而增大；随着pH值逐渐增大到7.0时，吸附量反而降低。四种经表面活性剂处理过的简青霉对Cd2+吸附的最佳pH值均为5.0，而空白样对Cd2+吸附的最佳pH值为6.0。吸附动力学分析表明，各生物吸附剂对Cd2+吸附均在4h后达到吸附平衡。应用线性回归法分别以Langmuir等温模型和Freundlich等温模型对Cd2+吸附的实验数据进行拟合得吸附等温模型。研究发现，各吸附剂对Cd2+的吸附符合Langmuir等温线模型。在最佳吸附实验的条件下，经0.025%RL处理过的简青霉对Cd2+的最大吸附量为65mg/L，经0.025%Saponin处理过的简青霉对Cd2+的最大吸附量为59mg/L，经0.001%SDS处理过的简青霉对Cd2+的最大吸附量为54mg/L，经0.05%TritonX-100处理过的简青霉对Cd2+的最大吸附量为52.75mg/L，而未经表面活性剂处理的简青霉对Cd2+的最大吸附量为38mg/L。由此可见，经表面活性剂处理的简青霉对Cd2+吸附具有较大的吸附潜能。并且在Cd2+的吸附实验中，生物表面活性剂比化学表面活性剂表现出更大的优势，且优先顺序为RL>Saponin>SDS>Triton X-100。本实验对优选出的生物吸附剂先后通过环境扫描、X射线能谱及红外光谱来分析Cd2+与官能团之间的作用机理。研究发现，表面活性剂的添加改变了菌体的细胞结构，引起某些基团发生改变，从而影响了Cd2+的吸附。吸附前后，钾峰减弱甚至消失证明吸附过程中存在离子交换，且参与吸附过程的基团主要是苯环、氨基、羟基等。此课题实验条件优化及机理探讨对研发新型、高效生物吸附剂具有一定的参考价值，并为吸附剂的实际生产提供重要理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 概况
• 1.1.1 我国水资源现状
• 1.1.2 我国水资源重金属污染现状
• 1.1.3 几种常见的重金属污染
• 1.2 受污水体中重金属的处理方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 物理化学法
• 1.2.4 生物法
• 1.2.5 集成技术
• 1.2.6 新型复合处理方法
• 1.2.7 研究展望
• 1.3 生物吸附重金属
• 1.3.1 生物吸附机理
• 1.3.2 影响生物吸附的因素
• 1.3.3 几种常见的吸附剂
• 1.3.4 生物吸附剂的预处理方法
• 1.3.5 生物吸附法的应用前景
• 1.4 真菌简青霉的形态结构及应用前景
• 1.4.1 真菌简青霉的形态及结构
• 1.4.2 真菌简青霉去除重金属离子的应用前景
• 1.5 表面活性剂对重金属离子去除的影响
• 1.5.1 表面活性剂的性质及分类
• 1.5.2 几种常见的表面活性剂
• 1.5.3 表面活性剂对真菌生长的影响
• 1.6 课题研究的内容及意义
• 1.6.1 本研究的内容
• 1.6.2 本研究的意义
• 2+的影响'>第2章 表面活性剂对简青霉吸附Cd²⁺的影响
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种来源
• 2.1.2 菌种培养
• 2.1.3 实验试剂及仪器
• 2.1.4 生物吸附材料的制备
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 吸附试验
• 2.2.2 吸附动力学
• 2.2.3 吸附等温线
• 2.2.4 数据处理
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 吸附剂用量的影响
• 2.3.2 溶液pH的影响
• 2.3.3 吸附时间的影响
• 2.3.4 吸附等温线
• 2.4 本章小结
• 第3章 表面活性剂对简青霉吸附镉离子的机理探讨
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 试验样品制备
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验设计
• 3.2.1 扫描电镜分析
• 3.2.2 X射线能谱分析
• 3.2.3 红外光谱分析
• 3.3 实验结果与讨论
• 2+前后的菌体形态分析'>3.3.1 简青霉吸附剂在吸附Cd²⁺前后的菌体形态分析
• 2+前后能谱分析'>3.3.2 简青霉吸附剂在吸附Cd²⁺前后能谱分析
• 2+前后红外光谱分析'>3.3.3 简青霉吸附剂在吸附Cd²⁺前后红外光谱分析
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录B 攻读硕士学位期间申请的国家发明专利