微生物絮凝剂的研制及其对染料和重金属废水的处理研究

论文摘要

随着工业的迅速发展,染料被广泛应用,染料生产企业也日益增加。但随之而来的是大量含染料废水的产生,以及由此导致的各种环境污染问题。水体中重金属污染一直是国内外科研人员的主要研究方向之一。在工业和生活废水中,往往出现多种污染物同时存在的情况,例如染料废水中就同时存在染料和重金属,人们开始重视多种污染物的同时处理。利用微生物絮凝剂处理污染物是一种新颖而有效的水处理方法,国内外许多研究表明,它不仅能够处理染料污染,也能重金属污染。本研究从环境中分离筛选出一株高效的絮凝剂产生菌B2,对其进行传代培养,发现该菌遗传稳定,所产生的絮凝剂传代絮凝活性保持在76%左右。对该菌进行形态学观察和生理生化试验,初步鉴定为动胶菌属（Zoogloea sp.）。为了提高该菌的絮凝剂产量和絮凝活性,在分离筛选培养基的基础上优化了培养基成份,发现最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母膏,无机盐搭配为K2HPO4、MgSO4、KH2PO4。新培养基成份使絮凝活性提高到90.67%。进一步研究絮凝条件,得出结论:最佳絮凝体系pH值为8.0,絮凝剂最佳投加量为2.0mL,絮凝活性提高到93.47%。研究微生物絮凝剂絮凝活性的一般方法是高岭土悬液试验,投加的并非絮凝剂纯品,而是培养液。对100mL培养液进行粗提,得到絮凝剂干制品0.07075g,使用干制品投加到高岭土悬液,絮凝活性提高到95.88%。在微生物絮凝剂的研制基础上,利用该絮凝剂对六种染料进行脱色处理,结果表明:该絮凝剂对酸性染料和活性染料的处理效果较好,对盐基染料几乎没有效果。进一步研究酸性染料和活性染料的处理效果,发现最佳pH值为3.0。弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红B的最佳投加量为50mL,最大脱色率分别为93.85%和89.17%;弱酸性黄G的最佳投加量为40mL,最大脱色率为87.01%;活性黄3RS和活性红M-RB的最佳投加量为60mL时的最大脱色率分别为89.02%和72.19%。对重金属Pb2+的处理研究表明:该絮凝剂对重金属的去除符合离子交换原理,去除率随反应时间的延长而增大,絮凝剂官能团上的H+与Pb2+发生离子交换。为了提高处理效率,测得最佳pH值为6.0,最佳投加量为30mL时,最大去除效率为68.72%。在之前几个实验的基础上,本文开创性地首次使用絮凝剂对含染料弱酸性艳蓝RAW（AB80）和重金属Pb2+的混合溶液进行处理,结果表明:染料的存在抑制了微生物絮凝剂对重金属的处理效果。后续实验通过调整pH值和增加投加量使絮凝剂对两者的达到较好的效果。在pH为5.3,投加量为60mL时,AB80和Pb2+的最大去除率分别达到82.98%和66.39%。由于微生物絮凝剂本身的复杂性,目前学术界对微生物絮凝剂结构和组成的理论研究尚不充分,本论文对该絮凝剂处理染料和重金属的机理探讨不够,在今后的工作中,这方面的研究是微生物絮凝剂工业化生产和应用的重点和难点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪 论
• 1.1 絮凝剂的种类与特点
• 1.2 微生物絮凝剂的研究进展
• 1.2.1 产絮凝剂的微生物
• 1.2.2 微生物絮凝剂的种类、结构和组成
• 1.2.3 微生物絮凝剂的絮凝机理
• 1.2.4 影响微生物絮凝剂絮凝活性的因素
• 1.3 重金属废水处理的研究进展
• 1.3.1 化学法
• 1.3.2 物理法
• 1.3.3 生物法
• 1.4 染料废水处理技术的研究进展
• 1.4.1 传统处理方法的研究进展
• 1.4.2 染料废水处理新技术
• 1.4.3 微生物絮凝剂处理染料废水的研究现状
• 第2章 微生物絮凝剂的研制
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 菌种来源
• 2.2.3 分离筛选培养基
• 2.2.4 菌种分离
• 2.2.5 絮凝活性的测定
• 2.2.6 絮凝剂产生菌的筛选
• 2.2.7 高效菌种的鉴定
• 2.2.8 培养基成份的优化
• 2.2.9 最佳絮凝条件的测定
• 2.2.10 絮凝剂干制品的提取
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 菌种分离和筛选
• 2.3.2 菌种鉴定
• 2.3.3 培养基成份对絮凝剂活性的影响
• 2.3.4 絮凝条件对絮凝活性的影响
• 2.3.5 絮凝剂干制品
• 2.4 本章小结
• 第3章 微生物絮凝剂对染料的脱色研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 主要仪器
• 3.2.2 染料来源
• 3.2.3 染料去除率测试方法
• 3.2.4 脱色实验
• 3.2.5 絮凝条件对去除率的影响实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 染料的最大吸收波长
• 3.3.2 染料的脱色率
• 3.3.3 染料初始pH 值对脱色效果的影响
• 3.3.3 微生物絮凝剂投加量对脱色效果的影响
• 2+的加入与染料脱色的关系'>3.3.4 Ca²⁺的加入与染料脱色的关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 微生物絮凝剂对重金属的处理
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 主要实验仪器
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 重金属浓度和去除率的测定方法
• 4.2.4 絮凝体系pH 值对处理效果的影响
• 4.2.5 絮凝体系接触反应时间对处理效果的影响
• 4.2.6 投加量对处理效果的影响
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 絮凝体系pH 值对处理效果的影响
• 4.3.2 反应时间对处理效果的影响
• 4.3.3 微生物絮凝剂投加量对处理效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 微生物絮凝剂对染料－重金属联合处理
• 5.1 引言
• 5.2 实验药品
• 5.2.1 染料
• 5.2.2 重金属
• 5.4 联合去除实验
• 5.4.1 固定条件实验
• 5.4.2 pH 值实验
• 5.4.3 最佳投加量实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢