本文關(guān)鍵詞：紫根鳳眼蓮對(duì)水中四種重金屬的去除機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《昆明理工大學(xué)》 2015年

紫根鳳眼蓮對(duì)水中四種重金屬的去除機(jī)理研究

李強(qiáng)  

【摘要】：鉛、鋅、銅、鎘是工業(yè)廢水中最常見(jiàn)的重金屬污染物,現(xiàn)已成為環(huán)境中污染最嚴(yán)重的一類物質(zhì)。電鍍廠、肥料廠、采礦廠和紡織廠等在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)將這些重金屬排入環(huán)境,而由于這些重金屬具有高毒性、高積累性和難降解性等特點(diǎn),會(huì)在食物鏈中不斷累積并放大,進(jìn)而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康產(chǎn)生重大危害。目前,高等水生植物修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是一種生態(tài)環(huán)保的重金屬處理技術(shù)。在眾多高等水生植物中,鳳眼蓮因其對(duì)重金屬污染物去除能力和繁殖能力較強(qiáng)而受到廣泛的關(guān)注,是一種廉價(jià)、高效、可持續(xù)發(fā)展的污水凈化植物,對(duì)重金屬污染物的去除和水質(zhì)的改善意義重大。還有研究表明,鳳眼蓮去除重金屬的主要部位在根部,其根部細(xì)胞壁屬于生物半透膜,從而使得分子量較大的重金屬被截留吸收在根部。同時(shí),鳳眼蓮的根系與水面接觸面積較大,會(huì)形成較為密集的過(guò)濾層,能夠去除大量的重金屬。云南省生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所通過(guò)向普通鳳眼蓮噴灑誘導(dǎo)劑的方式,培育出紫根鳳眼蓮；和普通鳳眼蓮相比,其葉片大小僅為普通鳳眼蓮的十分之一,而根系較為發(fā)達(dá),平均長(zhǎng)度為80cm左右,有的甚至超過(guò)1 m,這為紫根鳳眼蓮去除重金屬提供了優(yōu)勢(shì)。本論文以紫根鳳眼蓮為研究對(duì)象,首先對(duì)比了它和普通鳳眼蓮在去除重金屬鉛、鋅、銅、鎘上的效果,在了解紫根鳳眼蓮對(duì)四種重金屬的主要吸收和吸附部位在根部以后,進(jìn)一步對(duì)紫根鳳眼蓮根粉和根粉生物炭開展資源化利用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)代分析手段,解釋和探索紫根鳳眼蓮及其生物質(zhì)吸收和吸附重金屬的過(guò)程,研究結(jié)果為滇池圈養(yǎng)紫根鳳眼蓮可行性提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)為紫根鳳眼蓮廢棄生物資源再利用的可能性提供依據(jù)。(1)在紫根鳳眼蓮和普通鳳眼蓮對(duì)比去除重金屬Pb、Zn、Cu、Cd實(shí)驗(yàn)中,紫根鳳眼蓮在高濃度重金屬溶液中的相對(duì)增長(zhǎng)率更高,對(duì)重金屬去除效率以及對(duì)水體理化性質(zhì)改善方面皆優(yōu)于普通鳳眼蓮。在單一重金屬體系下,紫根鳳眼蓮在4天內(nèi)對(duì)四種重金屬的去除率皆可達(dá)到80%以上,去除規(guī)律為PbCdCuZn。在混合重金屬正交實(shí)驗(yàn)中,F檢驗(yàn)結(jié)果表明：紫根鳳眼蓮對(duì)Pb的去除過(guò)程不受Zn、Cu、Cd的影響；而對(duì)Zn的去除過(guò)程受Pb、Cu、Cd的影響,其作用明顯；對(duì)Cu的去除過(guò)程受Pb和Cd的影響：對(duì)Cd的去除過(guò)程明顯受Pb、Zn、Cu的影響。紫根鳳眼蓮對(duì)重金屬的去除主要在根部,去除過(guò)程存在根表面吸附和植物運(yùn)輸吸收兩種作用,去除過(guò)程以根表面吸附作用為主。通過(guò)吸附作用吸附到根表面的Pb、Zn、Cu、Cd百分比約為75%、43%、29%和61%,其中,通過(guò)離子交換作用吸附到根表面的Pb、Zn、Cu、Cd為17%、13%、18%和20%：與此同時(shí),紫根鳳眼蓮對(duì)重金屬也存在吸收作用,由BCF生物積累指數(shù)公式求得紫根鳳眼蓮對(duì)Pb、Zn、Cu、Cd的富集指數(shù)分別為267、102、230和173.(2)紫根鳳眼蓮根粉SEM結(jié)果表明,紫根鳳眼蓮根粉表面孔徑分布不規(guī)律,其表面呈片狀結(jié)構(gòu)且為不規(guī)則的矩形；能譜分析表明所有重金屬都成功吸附到了紫根鳳眼蓮根粉表面。BET結(jié)果發(fā)現(xiàn)其比表面積和平均孔徑分別為1.1 m2/g和11.4nm,氮?dú)馕矫摳角�表明其滯后環(huán)為H3型。紅外光譜表明：根粉上的含磷化合物(2265-2455 cm-1)、羰基官能團(tuán)(1650-1870 cm-1)和含氮化合物(1335-1565 cm-1)在吸附重金屬時(shí)起到了關(guān)鍵作用。在pH為5和根粉投加量為20 g/L時(shí),根粉對(duì)Pb、Zn、Cu、Cd的去除規(guī)律為：PbCdZnCu,吸附過(guò)程符合Langmuir模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。在混合重金屬體系中,根粉對(duì)Pb、Zn、Cd的去除率相對(duì)于單一重金屬體系下有所下降。競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)結(jié)果表明：Pb或Cu存在時(shí),會(huì)影響根粉對(duì)Zn和Cd的吸附,但后兩者對(duì)前兩者的影響較小。(3)紫根鳳眼蓮根粉生物炭由根粉在200、300、400和500℃C下高溫缺氧裂解產(chǎn)生,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)EC200、LEC300、LEC400 和 LEC500。其中C含量隨裂解溫度的升高而升高,N含量沒(méi)有明顯差異,O含量隨著裂解溫度升高而降低。四種生物炭對(duì)重金屬的吸附過(guò)程都符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。其中,LEC500對(duì)四種重金屬的吸附速度最快,這是由于LEC500堿度最高、比表面積最大。室溫下, LEC500對(duì)Pb、Zn、Cu、Cd的最大吸附量分別為39.09 mg/g、45.40 mg/g、48.20 mg/g和44.04 mg/g,最大吸附量大小順序?yàn)椋篊uZnCdPb。 Pb、Zn、Cu、Cd在LEC500上的吸附更符合Langmuir模型。經(jīng)過(guò)計(jì)算,△H0為正值證實(shí)反應(yīng)過(guò)程為吸熱反應(yīng),△S0為正值和AGO為負(fù)值都說(shuō)明重金屬吸附到LEC500上是自發(fā)進(jìn)行的。四種生物炭的CEC較低而pH較高,吸附重金屬后pH明顯下降,化學(xué)沉淀在吸附過(guò)程中的作用大于離子交換。根據(jù)紅外光譜,烷基官能團(tuán)、羧基官能團(tuán)、磷酸化合物和氰基官能團(tuán)在生物炭吸附重金屬時(shí)也起到了關(guān)鍵作用。研究表明,紫根鳳眼蓮在去除水體重金屬Pb、Zn、Cu、Cd污染時(shí),相比于普通鳳眼蓮有更大的優(yōu)勢(shì),其最具特色的長(zhǎng)根在被制成根粉和生物炭進(jìn)行資源化利用后,在吸附重金屬Pb、Zn、Cu、Cd時(shí)表現(xiàn)良好,為水體單一重金屬污染和混合重金屬污染治理提供了新方法和新思路。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X173;X703
【目錄】：

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3 牛俊;;電鍍重金屬?gòu)U水治理技術(shù)[A];中國(guó)水污染治理技術(shù)裝備論文集（第十六期）[C];2011年

4 宋顯洪;周志鶴;;微孔精密過(guò)濾機(jī)處理重金屬?gòu)U水[A];中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

5 張平;陳永亨;齊劍英;;黃鐵礦處理重金屬?gòu)U水[A];第三屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2005年

6 張鐳;曾永剛;張毅;;鉛鋅選礦重金屬?gòu)U水處理技術(shù)研究[A];四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

7 劉羽;胥煥巖;;磷灰石用于處理重金屬?gòu)U水的研究進(jìn)展[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

8 爾麗珠;;離子交換樹脂法移動(dòng)處理重金屬?gòu)U水[A];天津市電鍍工程學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

9 馮彬;張利民;;電鍍重金屬?gòu)U水治理技術(shù)現(xiàn)狀與展望[A];全國(guó)鍍膜與表面精飾低碳技術(shù)論壇論文集[C];2011年

10 楊燕;陳天虎;陳冬;李平;史亞丹;朱曉;;保護(hù)氣氛下煅燒膠狀黃鐵礦去除水中銅離子的影響因素[A];2012年全國(guó)礦物科學(xué)與工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者張鶯;[N];新華每日電訊;2013年

2 遲平;[N];中國(guó)化工報(bào);2013年

3 鐘楠;[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2006年

4 記者 仇方迎;[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

5 仇方迎;[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2008年

6 本報(bào)通訊員 王雙瑾　王蒙;[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2012年

7 記者 張曉紅;[N];珠海特區(qū)報(bào);2012年

8 記者 李鵬;[N];北京科技報(bào);2013年

9 羅艾東;[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

10 見(jiàn)習(xí)記者 陳業(yè)奇;[N];東莞日?qǐng)?bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙世民;滇池沉積物中多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴及重金屬的污染特征研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 李強(qiáng);紫根鳳眼蓮對(duì)水中四種重金屬的去除機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 鄒紹芳;重金屬電化學(xué)傳感器及其在海水檢測(cè)中應(yīng)用的研究[D];浙江大學(xué);2006年

4 陳新才;重金屬在土壤—微生物界面相互作用的分子機(jī)制[D];浙江大學(xué);2006年

5 楊雷;水泥工業(yè)處理含重金屬的危險(xiǎn)廢物的技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 陳玉成;表面活性劑對(duì)植物吸收土壤重金屬的影響[D];武漢大學(xué);2005年

7 張明亮;煤矸石產(chǎn)酸潛力及粉煤灰與馬糞堆肥吸附重金屬研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

8 曾曉希;抗重金屬微生物的篩選及其抗鎘機(jī)理和鎘吸附特性研究[D];中南大學(xué);2010年

9 謝冰;分子生物學(xué)方法研究銅鋅重金屬離子對(duì)活性污泥微生物的影響[D];東華大學(xué);2002年

10 田穎;聚吡咯的電化學(xué)性質(zhì)及對(duì)重金屬還原性能研究[D];大連理工大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 林娜娜;電子垃圾拆解區(qū)底泥中重金屬和多氯聯(lián)苯的污染及其厭氧修復(fù)[D];華南理工大學(xué);2015年

2 仲鵬鵬;電鍍污泥中重金屬的回收及固化處置研究[D];江蘇理工學(xué)院;2015年

3 張曉蕊;基于海產(chǎn)品廢棄物的重金屬吸附劑的制備及其吸附性能研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

4 楊夢(mèng)凡;淀粉改性重金屬螯合絮凝劑ISXA的制備及性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 吳俊斌;改進(jìn)BCR提取協(xié)同ICP-MS法對(duì)大寶山橫石河重金屬及其形態(tài)的分析[D];華南理工大學(xué);2015年

6 郝群華;絲藻對(duì)水體中Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)的去除作用研究[D];四川師范大學(xué);2015年

7 向捷;夾竹桃根系耐鉛鋅細(xì)菌的篩選、鑒定及其吸附能力研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2015年

8 聶文歡;氨基膦酸螯合樹脂深度處理重金屬?gòu)U水的研究[D];河北工程大學(xué);2015年

9 趙欣;SMFC-SMEC耦合系統(tǒng)去除廢水中銅與鎳離子的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 臧磊;硫精礦處理電鍍重金屬?gòu)U水的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：紫根鳳眼蓮對(duì)水中四種重金屬的去除機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：195899