20世紀以來,伴隨著冶金、燃煤、氯堿以及電池等工業(yè)的快速發(fā)展,含汞廢水的大量排放嚴重威脅了自然生態(tài)環(huán)境以及人類健康。針對含汞污水開發(fā)更加廉價高效并且綠色環(huán)保的新型處理技術是非常必要的。近年來隨著生物柴油、藻基保健品等微藻資源化利用產(chǎn)物在全球范圍內(nèi)的興起,通過污水培養(yǎng)降低成本以獲取更高的經(jīng)濟效益和高附加值產(chǎn)品成為了目前的研究熱點;同時微藻以其快速的生長能力、超強的環(huán)境耐受能力、豐富的原料來源、不占用耕地面積以及對重金屬高效的吸附性能等優(yōu)勢脫穎而出,也成為了目前最受關注的一種重金屬吸附劑原料�；谇叭搜芯�,本文提出一種利用微藻生物材料處理工業(yè)污水二價汞（Hg（Ⅱ））的技術路線。與農(nóng)業(yè)污水、市政污水特點不同,工業(yè)污水中大量存在的重金屬會對藻類的活性以及油脂產(chǎn)率造成致命的影響;同時由于微藻對Hg（Ⅱ）的吸附效率相比于其他重金屬明顯偏低,藻基生物吸附材料的結構穩(wěn)定性不如無機吸附材料以及微藻資源化利用成本昂貴等問題,需要針對以上關鍵性技術難點開展相關前期基礎研究�；谶@些問題,本文主要開展了以下幾方面的研究工作。首先,采用三種小分子有機酸——甲酸、乙酸、丙酸對微藻及其提脂殘渣進行前處理。通過對吸附... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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6世紀以來世界汞排放變化趨勢[1]

華中科技大學博士學位論文13圖1-2微藻細胞對重金屬離子的吸附機理[106,114]在目前的研究中，不同重金屬的吸附容量有明顯差異。Kumar等人對目前文獻報道的微藻對不同重金屬的吸附能力進行了綜述，如圖1-3所示[106]�？梢钥闯銎渲形⒃鍖d(II)和Ni(II)的最大吸附容量已經(jīng)超過1000mg/g。Zeraatkar等人綜述了利用微藻進行重金屬生物吸附過程中多種環(huán)境變量（包括初始離子濃度、pH、生物量、溫度、吸附時間、干擾離子等）的影響機理，同時還指出改性方法、藻種、細胞活性以及固定化處理等因素對微藻的吸附作用影響明顯。他指出通過對微藻進行預處理方法改進、環(huán)境因素變量調(diào)控、以及固定化成型等，能夠為重金屬生物吸附提供一種高效低成本的藻基處理方法[90]。Abinandan等人指出藻類不僅能夠在生活市政污水中生長，同時還能夠在工業(yè)污水中培養(yǎng)；在利用污水培養(yǎng)微藻時不僅能夠通過微藻的代謝作用降解污水中的氮磷等有機物，同時還能夠通過生物吸附處理污水重金屬[115]。Davis等人綜述了褐藻對重金屬生物吸附作用的生物化學特性[105]，指出在褐藻吸附重金屬過程中細胞壁與胞外多糖起到了關鍵性作用[116]；在吸附過程中褐藻主要通過離子交換[54]、配位螯合[54,117]以及官能團吸附作用[118]三種方式結合重金屬。Chojnacka等人在研究螺旋藻（Spirulinasp.）對Cr(III)、Cd(II)以及Cu(II)吸附過程時發(fā)現(xiàn)離子交換作用在吸附過程中占主導作用，這種交換作用機理與弱酸的離子交換形式類似；同時還發(fā)現(xiàn)微藻細胞的比表面積相對較小，孔隙結構不夠發(fā)達，物理吸附的影響基本可以忽略不計[119]。與

華中科技大學博士學位論文14其他生物材料相比，微藻具有來源廣泛、成本低廉、能夠在各種極端條件下存活、生長周期短、不會占用過多的土地面積等優(yōu)勢[115]，同時微藻對多種重金屬的吸附效率與其他生物材料相比優(yōu)勢明顯[54]，是目前最具有商業(yè)利用潛能的生物吸附材料。圖1-3微藻對不同重金屬的吸附能力對比[106]微藻的吸附過程主要涉及到細胞表面的活性位點與金屬離子之間絡合作用，因此有眾多研究結果表明通過一系列改性方法能夠顯著改善微藻細胞表面重金屬結合能力，提高吸附效率。目前，對微藻材料的改性主要包括物理改性和化學改性兩類。物理方法主要包括機械破碎法、加熱法、冷凍法、干燥法及冷凍干燥法等；化學法主要包括酸改性、堿改性、高分子材料交聯(lián)以及有機溶劑浸漬等[53]。這些改性方法都可以顯著地改善藻基材料表面官能團分布、表面電勢以及活性結合位點數(shù)量等，是提高吸附劑材料吸附性能的有效手段。Errasquin等人分別利用加熱處理、化學滅菌以及機械破碎三種改性方法處理后的細胞吸附重金屬Cu、Zn、Cd并與未改性處理的原樣進行對比后發(fā)現(xiàn)，三種改性方法均顯著提高了材料的吸附效率[120]；Rincón等人利用HCl、CaCl2、甲醛、Na2CO3、NaOH五種化學試劑對墨角藻Fucusvesiculosus進行了不同的化學改性，并比較了改性后的藻基生物材料對Cu、Cd、Pb、Ni的吸附性能，通過實驗發(fā)現(xiàn)CaCl2的改性顯著增加了墨角藻對四種重金屬的最大吸附能力[121]。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3074862