本文選題：生物吸附 + 黑曲霉�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：重金屬污染問題亟待解決,生物吸附法在處理低濃度重金屬離子廢水的過程中彰顯出的優(yōu)勢(shì)使其成為研究熱點(diǎn)。生物吸附劑包括很多種:細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類及木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)等,傳統(tǒng)的工藝多沿用的是單一種類的生物質(zhì)吸附劑,本文創(chuàng)新的將真菌和木質(zhì)纖維類生物質(zhì)聯(lián)用,采用固相發(fā)酵技術(shù),制得廉價(jià)綠色的復(fù)合型吸附劑,同時(shí)以Cu~(2+)為探針對(duì)生物吸附機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的探索和研究。本文首先以固相發(fā)酵技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液相發(fā)酵制備出黑曲霉固相產(chǎn)物吸附劑,再以產(chǎn)孢量為指標(biāo)篩選出木質(zhì)類纖維素發(fā)酵底物,以響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵過程中的固相發(fā)酵條件,制備出廉價(jià)的真菌-木質(zhì)纖維素類復(fù)合吸附劑,同時(shí)發(fā)現(xiàn)其吸附量高的原因在于黑曲霉固相發(fā)酵產(chǎn)物中孢子的存在。以黑曲霉液相發(fā)酵產(chǎn)物和未經(jīng)發(fā)酵處理的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)為對(duì)照組,詳細(xì)研究了黑曲霉孢子及黑曲霉-木質(zhì)纖維類生物質(zhì)復(fù)合吸附劑的吸附行為。采用碘值、比表面積測(cè)定、Zeta電位、電子掃描電鏡、X射線光電子能譜、傅立葉紅外光譜、場(chǎng)發(fā)射透射電鏡、X射線衍射、原子力顯微鏡等分析手段對(duì)生物質(zhì)吸附劑進(jìn)行了表征;考察了溶液初始 pH值、生物質(zhì)吸附劑投加量、吸附反應(yīng)時(shí)間、重金屬離子的初始濃度對(duì)吸附效果的影響,研究了共存離子對(duì)黑曲霉孢子吸附劑的選擇吸附性及吸附劑吸附后處置方案;分析了吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附熱力學(xué)及吸附等溫線;并對(duì)黑曲霉孢子吸附Cu~(2+)的機(jī)理進(jìn)行了探討。黑曲霉孢子吸附劑,黑曲霉固相發(fā)酵產(chǎn)物,液相發(fā)酵產(chǎn)物,黑曲霉-稻草秸稈復(fù)合吸附劑和稻草秸稈的碘值分別為1778mg/g、1239.8mg/g、593.7mg/g、348.92mg/g和233.68 mg/g。對(duì)于初始濃度為30mg/L的Cu~(2+)溶液,當(dāng)吸附劑投加量為0.1g, pH未調(diào),溫度30℃,轉(zhuǎn)速100rpm的條件下,黑曲霉孢子吸附劑,黑曲霉固相發(fā)酵產(chǎn)物,液相發(fā)酵產(chǎn)物,黑曲霉-稻草秸稈復(fù)合吸附劑和稻草秸稈的吸附Cu~(2+)的容量分別為21.9mg/g、20.3mg/g、8.1mg/g、4.75mg/g和1.94mg/g。掃描電鏡-能譜(SEM-EDX)結(jié)果顯示了黑曲霉固相發(fā)酵產(chǎn)物和液相發(fā)酵產(chǎn)物具相似的形貌和化學(xué)組分(CNOPK),FTIR結(jié)果表明( COOH),( NH2),( PO43-)和( OH)參與了反應(yīng)。得出結(jié)論:孢子是吸附量高的關(guān)鍵。黑曲霉孢子在初始金屬離子為30mg/L、吸附時(shí)間2h,溫度30℃,轉(zhuǎn)速100rpm的條件下,活性炭對(duì)Pb~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附量分別為25.3mg/g、27.9mg/g、23.4mg/g和22.1mg/g,黑曲霉孢子對(duì)Pb~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附量分別為24.8mg/g、26.8mg/g、22.1mg/g和21.9mg/g,兩者差異不顯著(P0.05)。在相同反應(yīng)條件下,繼續(xù)投加黑曲霉孢子分別至0.5g、0.4g、0.6g和0.3g時(shí),Hg~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的濃度分別達(dá)到了國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。干擾陽(yáng)離子(100-300mg/L)對(duì)黑曲霉孢子吸附Cu~(2+)的吸附能力影響順序?yàn)镸g~(2+)Ca~(2+)Na+,而陰離子SO42-和PO43-存在的情況下對(duì)黑曲霉孢子吸附Cu~(2+)有促進(jìn)作用,反向證明了絡(luò)合機(jī)制的存在。響應(yīng)面法優(yōu)化黑曲霉固相發(fā)酵稻草秸稈的發(fā)酵工藝參數(shù)為:接種量1×106,溫度303K,料液比為1:1。黑曲霉孢子和黑曲霉-稻草秸稈復(fù)合吸附劑吸附Pb~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)的容量為7.02mg/g、8.07mg/g和5.28mg/g。最適 pH均為未調(diào) pH,并且兩者分別在60min和30min內(nèi)達(dá)到吸附平衡。黑曲霉孢子和黑曲霉-稻草秸稈復(fù)合吸附劑吸附Pb~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)的過程均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,等溫吸附模型為Freundlich模型,說明了生物類吸附劑吸附陽(yáng)離子重金屬類的共性。FTIR顯示 OH,C=O,C=O和C=C參與了黑曲霉-稻草秸稈吸附Cu~(2+)的過程。黑曲霉孢子是一種表面zeta電位為負(fù)值,直徑2mm的小球,表面帶有溝壑和凹槽,對(duì)水中Cu~(2+)的吸附機(jī)制主要是配位絡(luò)合,其次是離子交換和靜電吸引,黑曲霉孢子對(duì)水中Cu~(2+)的吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和Freundlich模型,說明主要吸附機(jī)制是化學(xué)吸附過程且吸附劑表面是非均一的;熱力學(xué)分析表明黑曲霉孢子吸附劑對(duì)Cu~(2+)的吸附為自發(fā)且吸熱的過程。
[Abstract]:The adsorption behavior of Aspergillus niger spore and aspergillus niger - wood fiber biomass composite adsorbent was studied by using solid - phase fermentation technology instead of traditional liquid phase fermentation . 紼昏崏縐哥鐨勫惛闄凜u~(2+)鐨勫閲忓垎鍒負(fù)21.9mg/g,20.3mg/g,8.1mg/g,4.75mg/g鍜，

本文編號(hào)：1944379