砷是普遍存在于地球上的一種類金屬元素,在自然界中的豐度排名第20,在巖石礦物中砷分布也較多,砷與人類的環(huán)境和健康密不可分。隨著人類活動,大量的砷流入自然環(huán)境,在地球生物化學(xué)的作用下循環(huán),最終進入人體,造成世界各地含砷水污染事件時有發(fā)生,飲用水砷污染已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)一個亟需攻克的難題。目前,國內(nèi)外常用含砷廢水處理方法以吸附-過濾法、膜過濾法、氧化法、離子交換法等物理化學(xué)法居多。與這些化學(xué)法和物理法相比,利用抗砷微生物生物吸附水體中砷的方法,具有操作簡單、投資成本低,并且處理過程無二次污染等優(yōu)點。本研究從黑龍江五大連池酸性礦山廢水中分離純化獲得嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidans)DLC-5,它是一種具有多種重金屬抗性的微生物,利用它的抗砷特性對三價砷[As(Ⅲ)]和二甲基砷酸[DMA(Ⅴ)]溶液進行了生物吸附研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)A.ferrooxidans DLC-5在pH4.0,溶液溫度30℃條件下,對實驗室配置的三價砷[As(Ⅲ)]和二甲基砷酸[DMA(Ⅴ)]溶液都具有較強的吸附能力,并且對于有機砷離子的生物吸附效...

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摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 環(huán)境中砷的來源、毒性和危害
        1.2.1 環(huán)境中砷污染的主要來源
        1.2.2 環(huán)境中砷的毒性和危害
        1.2.3 砷的主要化學(xué)性質(zhì)
        1.2.4 全球水環(huán)境砷污染現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外含砷廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 高含砷廢水治理工藝
        1.3.2 低含砷廢水除砷技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 生物法去除地下水中的砷
        1.4.1 抗砷微生物的種類
        1.4.2 生物法去除地下水中的砷
        1.4.3 微生物吸附除砷的研究進展及存在的問題
        1.4.4 選擇嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌的理由和研究意義
    1.5 A.ferrooxidans對固相物質(zhì)中砷的生物洗脫
        1.5.1 傳統(tǒng)吸附劑材料
        1.5.2 選擇施威特曼石作為吸附材料的理由
        1.5.3 施威特曼石的合成
        1.5.4 A.ferrooxidansDLC-5對吸附砷飽和后的施威特曼石再生
    1.6 生物吸附(洗脫)過程的現(xiàn)場檢測方法
        1.6.1 水體中砷的主要檢測方法及其缺點
        1.6.2 LSPR檢測方法應(yīng)用實例
        1.6.3 本研究利用LSPR檢測砷的主要原理和優(yōu)點
    1.7 本文主要研究內(nèi)容
        1.7.1 不同環(huán)境條件中A.ferrooxidansDLC-5對溶液中砷的生物吸附響應(yīng)機制
        1.7.2 A.ferrooxidansDLC-5從固相砷吸附劑中生物洗脫砷及其應(yīng)用
        1.7.3 生物吸附(洗脫)過程中砷濃度的現(xiàn)場檢測方法
    1.8 技術(shù)路線和主要創(chuàng)新點
        1.8.1 本研究主要技術(shù)路線
        1.8.2 創(chuàng)新點
第二章 不同環(huán)境條件中A.ferrooxidansDLC-5對溶液中砷的生物吸附響應(yīng)機制
    2.1 實驗材料
        2.1.1 A.ferrooxidansDLC-5菌株的來源
        2.1.2 A.ferrooxidansDLC-5菌液的制備
        2.1.3 9 K液體培養(yǎng)基的制備
        2.1.4 試劑
        2.1.5 實驗儀器和設(shè)備
    2.2 環(huán)境條件選取和實驗方法
        2.2.1 實驗環(huán)境影響條件的選取
        2.2.2 實驗方法
        2.2.3 傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析方法
        2.2.4 溶液中砷含量的檢測方法
    2.3 分析方法
    2.4 結(jié)果分析和討論
        2.4.1 溫度對生物吸收能力的影響及熱力學(xué)分析
        2.4.2 pH的影響
        2.4.3 生物吸收劑的影響
        2.4.4 初始砷濃度影響和生物吸附等溫線
        2.4.5 吸附接觸時間影響和吸收動力學(xué)分析
        2.4.6 傅里葉紅外圖譜分析
    2.5 小結(jié)
第三章 A.ferrooxidansDLC-5生物洗脫固相砷吸附劑中的砷及其初步應(yīng)用
    3.1 實驗材料
        3.1.1 A.ferrooxidansDLC-5菌液的制備
        3.1.2 試劑
        3.1.3 實驗儀器和設(shè)備
        3.1.4 溶液中砷含量的檢測方法
    3.2 實驗方法
        3.2.1 施威特曼石生物合成方法及預(yù)處理方法
        3.2.2 施威特曼石對砷(As(Ⅲ))的吸附實驗方法
        3.2.3 微生物菌體對吸砷飽和的施威特曼石生物洗脫實驗方法
        3.2.4 再生后的施威特曼石對砷(As(Ⅲ))吸附實驗方法
    3.3 施威特曼石對砷(As(Ⅲ))的吸附結(jié)果分析
    3.4 菌液對吸砷后施威特曼石的生物洗脫結(jié)果分析
    3.5 生物再生后的施威特曼石對砷(As(Ⅲ))的吸附結(jié)果分析
    3.6 施威特曼石吸附反應(yīng)器及其解吸再生裝置的初步構(gòu)建
        3.6.1 砷生物反應(yīng)器及其再生設(shè)備
        3.6.2 砷生物反應(yīng)器的使用方法及其再生回用方法
    3.7 小結(jié)
第四章 溶液中砷濃度的LSPR芯片檢測方法
    4.1 實驗材料
        4.1.1 實驗試劑
        4.1.2 實驗儀器和設(shè)備
    4.2 實驗方法
        4.2.1 三角形Ag@Au核殼納米粒子的制備方法
        4.2.2 制備基于Ag@Au三角納米粒子的芯片
    4.3 實驗材料制備機理
        4.3.1 三角形Ag納米顆粒的制備機理
        4.3.2 三角形Ag@Au核殼納米粒子的制備機理
    4.4 結(jié)果分析與討論
        4.4.1 Ag@Au核殼三角納米粒子的芯片的敏感度測試
        4.4.2 Ag@Au核殼納米顆粒穩(wěn)定性考察
        4.4.3 Ag@Au核殼納米顆粒靈敏度考察
        4.4.4 Ag@Au三角納米粒子芯片的性能測試
    4.5 LSPR芯片工作機理和檢測結(jié)果
        4.5.1 LSPR芯片工作機理
        4.5.2 檢測機理
    4.6 LSPR芯片用于檢測砷酸鹽溶液
    4.7 小結(jié)
第五章 結(jié)論和展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 研究不足和研究展望
參考文獻
在學(xué)期間的研究成果
致謝



本文編號：3885663