發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 17:13

【摘要】： 重金屬污染已經(jīng)成為當(dāng)前危害最大的水污染問(wèn)題之一,其中六價(jià)鉻是毒性較大的一類污染元素。由于部分加工企業(yè)盲目排放超標(biāo)含鉻廢水,已對(duì)區(qū)域水體和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染且已經(jīng)危害到了人類的生存和健康。生物吸附重金屬技術(shù)以其吸附快、成本低、易操作、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而廣受青睞。尤其是在處理低濃度(1-100mg/l)重金屬離子廢水的過(guò)程中可以作為傳統(tǒng)處理技術(shù)的一個(gè)完善或補(bǔ)充,將毒性極大的六價(jià)鉻從水體中一次性去除。本文針對(duì)六價(jià)鉻水體污染的微生物吸附處理技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 固定化科恩根霉填充柱吸附Cr(Ⅵ)的研究結(jié)果表明:三種載體適宜于本實(shí)驗(yàn)所用菌體的固定化;吸附前對(duì)吸附劑進(jìn)行酸預(yù)處理的效果顯著,吸附速率明顯被提高,與對(duì)照相比,木屑和聚亞安酯固定的活菌體,其六價(jià)鉻去除效率分別增加了38%和44%;而海藻酸鈣和聚亞安酯固定的死菌體的去除效率分別增加了21%和44%。 Langmuir模型用來(lái)描述Cr(Ⅵ)的填充柱等溫吸附過(guò)程,線性回歸分析的結(jié)果顯示:相關(guān)系數(shù)r~2均在0.99以上,表明此模型能夠很好地用于描述四種固定化生物吸附劑的填充柱對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過(guò)程。分離因子R_L均在0與1之間,表明吸附劑適宜與Cr(Ⅵ)的生物吸附。Thomas模型被用來(lái)擬合填充柱實(shí)驗(yàn),根據(jù)Thomas模型計(jì)算出的q_0值與分批實(shí)驗(yàn)所得q_0值基本一致,標(biāo)準(zhǔn)離差小于4%,說(shuō)明該模型能夠應(yīng)用于本實(shí)驗(yàn)填充柱吸附去除水體中Cr(Ⅵ)的研究。 解吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,0.1M NaOH溶液解吸附效果明顯好于0.1M NaAC,NaCO_3,NaCl和NaNO_3溶液,約98%被吸附的Cr(Ⅵ)被解吸出來(lái)。四種固定化吸附劑填充柱的5個(gè)吸附一解吸附循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附和解吸附是一個(gè)可逆的過(guò)程。經(jīng)過(guò)再生后,吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附與解吸附效率仍然保持較高的水平,展現(xiàn)出了較好的實(shí)際應(yīng)用潛能。 海藻酸鈉和聚乙烯醇作為基質(zhì),利用包埋的方法將微生物科恩根霉和磁性納米顆粒進(jìn)行固定,制備了具有生物功能的磁性吸附劑。該吸附劑被用于Cr(Ⅵ)廢水的生物吸附處理,在外加磁場(chǎng)的作用下,能夠迅速地對(duì)固液相進(jìn)行磁性分離。自制Fe_3O_4顆粒直徑約為20nm,其磁性經(jīng)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)定,結(jié)果證明其具備永久磁性。生物功能磁珠在pH為0-12,溫度為0-50℃,攪拌速率為200rpm的條件下,96h內(nèi)各項(xiàng)性能保持完好。其中在pH為1,溫度為28℃,100rpm的條件下最利于Cr(Ⅵ)的生物吸附。共存離子對(duì)生物功能磁珠吸附Cr(Ⅵ)的影響不僅依賴于共存離子和目標(biāo)離子的量,而且也依賴于離子的價(jià)態(tài)。鉻主要以Cr(Ⅵ)的形式被生物功能磁珠吸附,約15%的Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ)。Langmuir和Lagergren模型能夠很好擬合Cr(Ⅵ)的等溫和動(dòng)力學(xué)吸附過(guò)程。實(shí)驗(yàn)證明,該吸附劑同時(shí)具有良好的吸附性能和優(yōu)越的分離優(yōu)勢(shì)。 工業(yè)發(fā)酵廢棄菌體作為廉價(jià)吸附劑,并且利用物理學(xué)中的磁性分離原理以及微生物固定化技術(shù),制備了吸附迅速,分離簡(jiǎn)單,可以重復(fù)利用的去除水體中Cr(Ⅵ)的新型應(yīng)用性技術(shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了其商業(yè)開發(fā)應(yīng)用的潛能。 本研究通過(guò)對(duì)FT-IR和RS的圖譜進(jìn)行分析,結(jié)果表明:在Cr(Ⅵ)的生物吸附去除過(guò)程中,微生物細(xì)胞成分氨基發(fā)揮著主要作用。酸性的溶液條件利于微生物細(xì)胞成分如氨基等的質(zhì)子化發(fā)生,通過(guò)靜電作用快速吸附強(qiáng)酸條件下低濃度鉻酸鹽溶液中的優(yōu)勢(shì)陰離子HCrO_4~-和CrO_4~(2-)。除此之外,還包括生物吸附劑與Cr(Ⅵ)的氧化還原作用,即將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅵ)。因此,Cr(Ⅵ)的生物吸附機(jī)理可能存在兩方面作用:一是物理過(guò)程靜電作用,二是化學(xué)過(guò)程氧化還原作用。
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

含鉻重金屬?gòu)U水微生物處理技術(shù)與機(jī)理研究3.2.2.5填充柱吸附實(shí)驗(yàn)將上述四種固定化的菌體分別填充到內(nèi)徑1.%。m，高15cm，容積約45mL的玻璃柱內(nèi)。填充原則為填充至柱高12cm，并且要盡量充實(shí)。利用恒流泵供液，其中吸附實(shí)驗(yàn)采用上流的方式，而解吸附采用下流的方式。流速為1.5mL/min，每6min取一次樣測(cè)量分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)示意流程如圖3一1:

>海藻酸鈣>木屑>聚亞胺酷。盡管自由菌體的吸附量因其存在吸附后分離難，不能夠重復(fù)利用等缺點(diǎn)，而且吸附柱，在吸附的過(guò)程中容易因其自身吸水膨脹而導(dǎo)致所以本實(shí)驗(yàn)采用固定后的菌體填充柱子進(jìn)行cr(vl)的吸預(yù)處理對(duì)cr凹)去除的影響了增強(qiáng)吸附劑對(duì)Cr(vi)的吸附能力，進(jìn)而提高其對(duì)cr率，本實(shí)驗(yàn)在吸附之前分別對(duì)吸附劑進(jìn)行預(yù)處理的搖瓶溶液為HCI，HN03，NaOH，NH40H，NaCI和NaZC0們處理的結(jié)果如圖3一2:100·

間就相對(duì)比較多。所以 IMHCI被選為最佳的預(yù)處理劑。填充柱在進(jìn)行吸附cr(vi)之前要進(jìn)行 IMHa的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，被設(shè)定為實(shí)驗(yàn)組，而未經(jīng)預(yù)處理的做為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3一3(A，B):1co.—.—.一木屠圈定活曲體對(duì)照姐一木周固定活菌體實(shí)臉組一聚亞安偏固定活菌體對(duì)照組一.亞安確固定活曲體實(shí)臉組

本文編號(hào)：2770119