【摘要】：鈾是核電產(chǎn)業(yè)和核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中非常重要的戰(zhàn)略性資源,同時(shí)也是一種具有化學(xué)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(chǎn)生的大量含鈾廢水會嚴(yán)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(jià)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(jié)合起來有望構(gòu)建一種經(jīng)濟(jì)、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(jìn)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(jìn)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(shí)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(xué)及熱力學(xué)規(guī)律,并利用掃描電鏡、能譜和紅外光譜對鈾的吸附機(jī)理進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在初始pH值為7、吸附時(shí)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(dá)76.36%。掃描電鏡結(jié)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(jié)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(jié)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(tuán)。動力學(xué)模型顯示NFAN吸附鈾的過程更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,NFAN對鈾的吸附以化學(xué)吸附為主。吸附熱力學(xué)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(shí)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(xué)及熱力學(xué)規(guī)律,并利用掃描電鏡、能譜和紅外光譜對鈾吸附機(jī)理進(jìn)行分析。此外,還通過對ANFAN進(jìn)行解吸再生實(shí)驗(yàn),考察了吸附劑的穩(wěn)定性、可重用性及其經(jīng)濟(jì)效能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在初始pH值為5、吸附時(shí)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(dá)92.35%。掃描電鏡結(jié)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(guān)。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(tuán)。吸附動力學(xué)與準(zhǔn)二級動力學(xué)模型擬合良好,說明化學(xué)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(xué)研究表明ANFAN吸附鈾是可行、自發(fā)、吸熱的過程。再生實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在吸附過程中只有少數(shù)質(zhì)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(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。本文制備的NFAN和ANFAN結(jié)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(chǎn)成本低、機(jī)械強(qiáng)度大、選擇性高、易于回收等優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行滅菌，將分裝滅菌鍋內(nèi)，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(gòu)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(fù)載了納米顆粒的黑曲霉用鑷子餾水，使其分散在平皿內(nèi)，置于真空冷 NFAN。

負(fù)載了納米顆粒的黑曲霉
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X771

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2636794