草分枝杆菌对Cd2+和Cr6+的生物吸附研究

论文摘要

本文以草分枝杆菌及驯化后菌株作为吸附剂,研究了菌体对Cd2+和Cr6+的吸附特性,多种因素对菌体吸附Cd2+和Cr6+的影响,并进行了解吸研究。在草分枝杆菌对Cd2+和Cr6+的吸附特性以及吸附热力学和动力学基础上,探讨了可能的吸附机理。采用单因素与正交设计相结合的方法,研究了温度、pH值、吸附时间、菌体用量、初始金属离子浓度对草分枝杆菌吸附Cd2+和Cr6+的影响以及吸附的最佳条件。结果表明：在pH值为5.00、Cd2+浓度为30mg·L-1、菌浓度10g·L-1、吸附时间为40min、温度35℃时,吸附效果最好,吸附率达92.48%。在pH值为2.00、Cr6+浓度为40mg·L-1、菌浓度8g·L-1、吸附时间为90min、温度40℃时吸附效果最好,吸附率达94.67%。随着Cd2+和Cr6+溶液浓度的增加,吸附菌对Cd2+和Cr6+的吸附率逐渐减少；Cd2+和Cr6+的吸附率随着菌体加入量的增多而逐渐增大；菌体对Cd2+和Cr6+的吸附是一个快速过程,30min内基本达到吸附平衡。根据草分枝杆菌对Cd2+和Cr6+的耐受性,对草分枝杆菌进行了定向驯化。并分别进行了驯化后菌株吸附Cd2+和Cr6+的单因素与正交设计实验。考察了温度、pH值、吸附时间、菌体用量、初始金属离子浓度对驯化后菌株吸附Cd2+和Cr6+的影响。正交实验结果表明：在pH值为5.00、Cd2+浓度为60mg·L-1、菌浓度28g·L-1、吸附时间为90min、温度35℃时,吸附效果最好,吸附率达94.27%。而在pH值为2.00、Cr6+浓度为70mg·L-1、菌浓度32g·L-1、吸附时间为90min、温度35℃时,吸附率最高达95.79%。同等条件下,驯化后菌体对Cd2+和Cr6+的吸附率比未驯化菌体分别提高20.46%和16.85%。经不同预处理的草分枝杆菌对Cd2+和Cr6+的吸附有不同的效果,其中酸处理增强了对Cr6+的吸附率,而碱处理增强了对Cd2+的吸附率。解吸研究表明,用氢氧化钠和盐酸分别进行Cr6+和Cd2+的解吸效果较好。草分枝杆菌的ζ电位测定及溶液中重金属离子的赋存状态分析表明,草分枝杆菌的零电点在3.10左右,静电吸附在菌体对Cd2+和Cr6+的吸附中有一定的作用。菌体对Cd2+和Cr6+的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式方程,但由Langmuir方程拟合所得直线相关性较好,表明草分枝杆菌对Cd2+和Cr6+的吸附是既包括物理吸附,又含有化学吸附的复杂过程。吸附动力学研究结果表明,用二次速率方程来拟合该吸附过程效果比较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铬和镉的来源及危害
• 1.1.1 铬的来源及危害
• 1.1.2 镉的来源及危害
• 1.2 重金属废水处理方法
• 1.2.1 物理化学处理方法
• 1.2.2 生物方法
• 1.3 生物吸附研究进展
• 1.3.1 生物吸附剂的种类
• 1.3.2 生物吸附的影响因素
• 1.3.3 生物吸附的机理
• 1.4 草分枝杆菌研究概况
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 草分枝杆菌的形态及生长特性
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验菌种
• 2.1.2 实验试剂与仪器
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 草分枝杆菌的形态观察及染色
• 2.1.5 草分支杆菌的生长曲线和干湿比测定
• 2.2 结果分析与讨论
• 2.2.1 草分枝杆菌的形态特征
• 2.2.2 草分枝杆菌的生长特性
• 2.2.3 草分枝杆菌的干湿比
• 2.3 本章小结
• 2+、Cr⁶⁺的吸附研究'>第3章 草分枝杆菌对Cd²⁺、Cr⁶⁺的吸附研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果分析与讨论
• 3.2.1 溶液初始pH值对草分枝杆菌吸附效果的影响
• 3.2.2 温度对草分枝杆菌吸附效果的影响
• 3.2.3 菌体用量对草分枝杆菌吸附效果的影响
• 3.2.4 金属离子浓度对草分枝杆菌吸附效果的影响
• 3.2.5 吸附时间对草分枝杆菌吸附效果的影响
• 2+、Cr⁶⁺的正交设计'>3.2.6 草分枝杆菌吸附Cd²⁺、Cr⁶⁺的正交设计
• 3.3 本章小结
• 2+、Cr⁶⁺的吸附'>第4章 草分枝杆菌的驯化及驯化后菌体对Cd²⁺、Cr⁶⁺的吸附
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果分析与讨论
• 2+、Cr⁶⁺的耐受性'>4.2.1 草分枝杆菌对Cd²⁺、Cr⁶⁺的耐受性
• 4.2.2 溶液初始pH值对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.3 菌体用量对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.4 温度对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.5 金属离子浓度对驯化后菌体吸附效果的影响
• 4.2.6 吸附时间对驯化后菌体吸附效果的影响
• 2+、Cr⁶⁺的正交设计'>4.2.7 驯化后菌体吸附Cd²⁺、Cr⁶⁺的正交设计
• 4.3 本章小结
• 2+、Cr⁶⁺的机理及模型的初步探讨'>第5章 草分枝杆菌吸附Cd²⁺、Cr⁶⁺的机理及模型的初步探讨
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果分析与讨论
• 5.2.1 预处理的影响
• 5.2.2 吸附后的解吸
• 5.2.3 不同吸附剂的吸附对比
• 2+、Cr⁶⁺赋存'>5.2.4 ζ电位与Cd²⁺、Cr⁶⁺赋存
• 5.2.5 驯化前后菌体的吸附热力学
• 5.2.6 驯化前后菌体的吸附动力学
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附表