【摘要】：鈾是核電產業(yè)和核技術應用領域中非常重要的戰(zhàn)略性資源,同時也是一種具有化學毒性的放射性重金屬元素。鈾的開發(fā)和利用過程中伴隨產生的大量含鈾廢水會嚴重影響生態(tài)環(huán)境和人類健康。因此,低濃度含鈾廢水的治理越來越受到人們的重視。納米Fe3O4是一種容易制備且價格低廉的磁性納米材料,偕胺肟基對鈾酰離子具有高選擇性和親和力,黑曲霉是一種環(huán)境友好的親鈾生物材料。顯然,將這三者結合起來有望構建一種經濟、高效、環(huán)境友好的生物吸附材料用于處理廢水中的低濃度鈾,所以本文以親鈾真菌黑曲霉為基底材料,利用納米Fe3O4和偕胺肟對其進行改性修飾,制備了新型功能化生物吸附劑NFAN(Nano-Fe3O4 modified Aspergillus niger,NFAN)和ANFAN(Amidoxime modified Nano-Fe3O4-Aspergillus niger),并進行了這兩種吸附劑吸附低濃度鈾的性能研究。本文第二章研究了初始pH值、吸附時間、吸附劑投加量、溫度以及鈾初始濃度等因素對NFAN吸附鈾酰離子的影響,分析了吸附鈾過程的等溫吸附模型、動力學及熱力學規(guī)律,并利用掃描電鏡、能譜和紅外光譜對鈾的吸附機理進行了分析。實驗結果表明,在初始pH值為7、吸附時間為240 min、固液比為0.15g·L-1的條件下,NFAN對6mg·L-1鈾溶液的吸附效果最佳,吸附量為60.05 mg/g,吸附率可達76.36%。掃描電鏡結果顯示,在吸附過程中NFAN表面有鈾的吸附與沉積,且由SEM-EDS表征結果可知,NFAN主要含有O、C、Fe、P等元素,吸附鈾后其表面鈾含量占27.72%,這表明NFAN對低濃度鈾具有良好的吸附效果。紅外光譜結果顯示,在NFAN吸附鈾的過程中,-OH、-COOH、C=O、-N-H為主要的吸附基團。動力學模型顯示NFAN吸附鈾的過程更符合準二級動力學模型,NFAN對鈾的吸附以化學吸附為主。吸附熱力學研究表明,NFAN對鈾離子的吸附是一個可行、自發(fā)、吸熱的過程。本文第三章研究了初始pH值、吸附時間、吸附劑投加量、溫度以及鈾初始濃度等因素對ANFAN吸附鈾酰離子的影響,分析了吸附鈾過程的等溫吸附模型、動力學及熱力學規(guī)律,并利用掃描電鏡、能譜和紅外光譜對鈾吸附機理進行分析。此外,還通過對ANFAN進行解吸再生實驗,考察了吸附劑的穩(wěn)定性、可重用性及其經濟效能。實驗結果表明,在初始pH值為5、吸附時間為240 min、固液比為0.25 g·L-1的條件下,ANFAN對6 mg·L-1鈾溶液吸附效果良好,吸附量為23.38 mg/g,吸附率可達92.35%。掃描電鏡結果顯示,吸附鈾之后的ANFAN的菌絲表面變得粗糙和致密,這可能與ANFAN表面鈾的吸附與沉積有關。由SEM-EDS圖可知,ANFAN主要含有O、Fe、C、Cl等元素,吸附鈾后其表面鈾含量占5.34%,這表明ANFAN對低濃度鈾具有良好的吸附效果。紅外光譜的分析表明,在ANFAN吸附鈾的過程中,-OH、-COOH、C=O、-N-H為主要的吸附基團。吸附動力學與準二級動力學模型擬合良好,說明化學吸附是ANFAN吸附鈾速率的主要控制步驟。吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型。吸附熱力學研究表明ANFAN吸附鈾是可行、自發(fā)、吸熱的過程。再生實驗結果表明,在吸附過程中只有少數(shù)質量損失,說明ANFAN對低濃度鈾具有較好的吸附能力以及可重復利用的優(yōu)點。本文制備的NFAN和ANFAN結合了黑曲霉的親鈾性能、納米Fe3O4的磁性特性以及偕胺肟基的高吸附容量,提供了一種對低濃度鈾具有吸附容量大、吸附速度快、生產成本低、機械強度大、選擇性高、易于回收等優(yōu)點的新型磁性生物吸附劑的制備方法和思路。
【圖文】：

接下來將培養(yǎng)基進行滅菌，將分裝滅菌鍋內，在 102.9 kPa 和 121 ℃~1行接種，在超凈工作臺中，用無菌水槍按菌懸液與液體培養(yǎng)基的體積比為千附劑（NFAN）的構建養(yǎng)基放入 30℃，140 rpm 的搖床中培養(yǎng)試管中，，超聲 15min 后，使之均勻分搖床中培養(yǎng) 24h。培養(yǎng)完成后，將培養(yǎng)布，將負載了納米顆粒的黑曲霉用鑷子餾水，使其分散在平皿內，置于真空冷 NFAN。

負載了納米顆粒的黑曲霉
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X771

【參考文獻】

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3 張麟熹;孫玉珍;羅明標;劉淑娟;胡軍;;磷酸三丁酯修飾Ti納米晶須應用于吸附鈾酰離子[J];復合材料學報;2011年03期

4 王永東;李廣悅;史文革;胡南;潘文俊;周支香;鄧欽文;丁德馨;;浸鈾真菌的分離和純化研究[J];南華大學學報(自然科學版);2010年04期

5 張玉剛;龍新憲;陳雪梅;;微生物處理重金屬廢水的研究進展[J];環(huán)境科學與技術;2008年06期

6 劉恒,王建龍,文湘華;啤酒酵母吸附重金屬離子鉛的研究[J];環(huán)境科學研究;2002年02期

7 張建國,陳紹強,齊靜;離子交換法深度凈化鈾礦冶廢水中鈾的研究(Ⅰ)開發(fā)大孔離子交換樹脂[J];鈾礦冶;2000年02期

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本文編號：2636794