海藻酸钠包埋活性炭与细菌吸附重金属的研究

论文摘要

重金属污染已经成为当今较严重的环境问题之一，微生物吸附方法具有来源广泛、成本低廉、吸附速度快、吸附量大、选择性高等特点，环境中大量存在的微生物如细菌、真菌、酵母和藻类等对金属离子具有很强的吸附性。固定化微生物作为一种新的生物吸附剂具有机械强度高、固液易分离，吸附剂易再生，能重复利用等优点，并可制成各种类型的反应器，实现连续运行。利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1，通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比，并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征。结果表明，固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%。固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg L-1，活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大。吸附平衡曲线表明，对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程，在2h时基本趋于平衡，且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述，其吸附过程主要为单分子层吸附，最大单分子层吸附量为370.37mg g-1。解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用。废水中重金属离子一般是多种离子同时存在的，固定化小球同时吸附Pb2+和Cd2+以及Zn2+的结果显示其他离子的存在可能影响其对另一种金属离子的吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 重金属废水的来源与危害
• 1.1.1 重金属的概念
• 1.1.2 重金属废水的来源
• 1.1.3 重金属对人体的危害
• 1.2 重金属废水的常用处理技术
• 1.2.1 化学沉淀法
• 1.2.2 氧化还原法
• 1.2.3 溶剂萃取分离法
• 1.2.4 吸附法
• 1.2.5 膜分离法
• 1.2.6 离子交换法
• 1.3 生物处理技术
• 1.3.1 生物对重金属的处理技术
• 1.4 国内外重金属废水处理技术的最新研究进展
• 1.4.1 几种重金属废水处理技术的最新研究进展
• 1.5 活性炭在废水处理中的应用
• 1.5.1 活性炭吸附机理简述
• 1.5.2 活性炭作为载体
• 1.5.3 活性炭纤维
• 1.5.4 活性炭的再生方法
• 1.6 微生物固定化技术
• 1.6.1 固定化方法的选择
• 1.6.2 固定化颗粒的通透性与机械强度
• 1.6.3 固定化微生物技术的发展趋势
• 1.7 本章小结
• 第2章 选题背景及研究内容、目的和意义
• 2.1 选题的背景
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究目的和意义
• 第3章 固定化活性炭与细菌小球的制备及其条件优化
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌种来源
• 3.2.2 发酵液制备与保存
• 3.2.3 仪器与试剂
• 3.2.4 微生物的培养
• 3.2.5 固定化小球的制备
• 3.2.6 正交试验设计
• 3.2.7 测定项目
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 固定化小球的适宜包埋条件
• 3.4 本章小结
• 2+的吸附性能'>第4章 固定化小球对 Pb²⁺的吸附性能
• 4.1 引言
• 4.2 多黏类芽胞杆菌的吸附性能
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 试验结果
• 4.3 包埋后多黏类芽胞杆菌的活性
• 2+前后电镜观察'>4.3.1 固定化小球形态及其吸附 Pb²⁺前后电镜观察
• 4.3.2 包埋后多黏类芽胞杆菌的活性
• 4.3.3 主要试剂
• 4.3.4 试验方法
• 4.3.5 结果与讨论
• 4.4 PH 对吸附的影响
• 4.4.1 试验方法
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.5 离子初始浓度对吸附的影响
• 4.5.1 试验方法
• 4.5.2 结果与讨论
• 4.6 温度对吸附的影响
• 4.6.1 试验方法
• 4.6.2 结果与讨论
• 4.7 时间对吸附的影响
• 4.7.1 试验方法
• 4.7.2 结果与讨论
• 4.8 吸附等温曲线
• 4.8.1 试验方法
• 4.8.2 结果与讨论
• 4.9 固定化小球的解吸与再生
• 4.10 本章小结
• 第5章 固定化小球对复合金属离子废水的吸附研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.2.1 主要实验仪器
• 5.2.2 实验药品
• 5.2.3 试验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 Pb2+作为干扰离子的影响
• 5.3.2 Cd2+作为干扰离子的影响
• 5.3.3 Zn2+作为干扰离子的影响
• 5.3.4 Cd2+、Pb2+、Zn2+中任意两种混合作为干扰离子的影响
• 5.4 本章小结
• 结语
• 1 结论
• 2 研究展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表学术论文目录
• 致谢