改性白腐真菌吸附剂的制备及其对Cr（Ⅵ）废水的吸附研究

论文摘要

重金属污染是危害最大的水体污染问题之一。由于人类活动的影响，如矿山开采、金属加工、金属冶炼及化石燃料的燃烧、化工生产废水、生活垃圾和施用农药化肥等，以及天然因素的影响，如地质侵蚀、风化等，使重金属污染物进入水体。本文讨论了各种新型高效改性技术在重金属废水处理中的应用。使用原始吸附材料（如微生物、有机或无机材料等）吸附废水中的重金属时，通常呈现较低的吸附性能。因此，研究者更多地关注提高各种吸附材料的吸附能力。本文就采用新型、高效的物理或化学改性技术对吸附材料进行表面改造，如将高聚物接枝融合到菌体表面、表面分子印迹吸附剂、固定化微生物、酸改性处理有机或无机材料等进行了探讨。与常规材料相比，改性后材料对重金属的最大吸附容量大大提高。随着各种改性技术的不断成熟，利用改性材料吸附重金属废水将成为今后研究重金属废水处理的主流方向。本研究利用土豆培养基对黄孢原毛平革菌进行扩大培养，对聚乙烯亚胺改性黄孢原毛平革菌吸附剂的制备过程，并研究了改性前后黄孢原毛平革菌的结构变化、zeta电位变化。比较改性前后的电镜图可知，改性后的菌种表面更加紧密；傅立叶红外光谱结果表明，黄孢原毛平革菌表面引入了大量的胺基和羟基基团。改性前的Zeta电位零点出现在pH3左右，改造后的Zeta电位零点出现时pH提高为10.8左右，这说明改造后黄孢原毛平革菌对阴离子吸附质具有更好的吸附性能。将聚乙烯亚胺改性后的白腐真菌生物表面活性剂应用于吸附废水中的Cr(Ⅵ)，考察pH、吸附时间以及重金属初始浓度对吸附的影响。结果表明，改性菌体对Cr(Ⅵ)吸附的最佳pH值为3；当吸附时间为3h时，吸附达到饱和；吸附的最佳重金属初始浓度为250mg/L。相对于用原菌种直接吸附，使用改性后菌种吸附时吸附容量大大提高。在最佳条件下，最大吸附容量达到了344.8mg/g。在吸附过程中，溶液中出现了Cr(Ⅲ)，说明有部分Cr(Ⅵ)还原成了Cr(Ⅲ)。与其它吸附剂相比，吸附性能得到了显著提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 重金属的环境污染
• 1.1.1 重金属定义及其污染特点
• 1.1.2 国内水环境的污染现状
• 1.2 水体中重金属污染的危害
• 1.2.1 重金属污染对水生动物的危害
• 1.2.2 重金属污染对水生植物的危害
• 1.2.3 重金属污染对人体健康的危害
• 1.3 水体重金属污染的污染防治
• 1.3.1 对水体重金属污染的源头控制
• 1.3.2 对水体重金属污染的工程治理
• 1.3.3 消减底泥中的重金属
• 1.4 水中重金属污染的治理方法
• 1.4.1 稀释法、换水法
• 1.4.2 化学混凝、吸附法
• 1.4.3 离子还原、交换法
• 1.4.4 电修复法
• 1.4.5 生物修复法
• 1.5 真菌的介绍及其在重金属废水处理中的作用
• 1.5.1 真菌的分类及其基本特征
• 1.5.2 真菌细胞壁和他们的主要组成
• 1.5.3 真菌生物吸附剂
• 1.5.4 真菌在重金属废水处理中的作用
• 1.6 改性材料吸附重金属废水的作用机理
• 1.7 各种改性技术处理重金属废水的研究
• 1.7.1 接枝技术在处理重金属废水中的应用
• 1.7.2 表面分子印迹技术在处理重金属废水中的应用
• 1.7.3 微生物固定化技术在处理重金属废水中的应用
• 1.7.4 酸改性技术在处理重金属废水中的应用
• 1.7.5 其他改性技术在处理重金属废水中的应用
• 1.8 影响吸附的因素和存在的一些问题
• 1.9 结论与展望
• 第2章 白腐真菌改性吸附剂的制备及其性质
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 仪器和主要试剂
• 2.2.2 菌种来源
• 2.2.3 培养基
• 2.2.4 灭菌
• 2.2.5 接种
• 2.2.6 菌丝球的培养
• 2.2.7 表面改性
• 2.2.8 Zeta 电位的变化
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 电镜分析
• 2.3.2 傅立叶红外光谱分析
• 2.3.3 Zeta 电位测量
• 2.4 结论
• 第3章 聚乙烯亚胺改性白腐真菌对 Cr（Ⅵ）废水的吸附研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 仪器和主要试剂
• 3.2.2 菌种来源
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 菌丝球的培养
• 3.2.5 吸附研究
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 pH 对吸附的影响
• 3.3.2 吸附时间对吸附的影响
• 3.3.3 初始浓度对吸附的影响
• 3.3.4 Langmuir 与 Freundlich 等温吸附模型模拟
• 3.3.5 吸附动力学研究
• 3.3.7 吸附机制研究
• 3.4 结论
• 第4章 结论与展望
• 4.1 研究结论
• 4.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文及专利目录