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海藻酸钠包埋活性炭与细菌吸附重金属的研究

作　者: 张静进
导　师: 刘云国
学　校: 湖南大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 海藻酸钠活性炭固定化多黏类芽孢杆菌 GA1 Pb2+ 生物吸附同时吸附解吸
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

重金属污染已经成为当今较严重的环境问题之一，微生物吸附方法具有来源广泛、成本低廉、吸附速度快、吸附量大、选择性高等特点，环境中大量存在的微生物如细菌、真菌、酵母和藻类等对金属离子具有很强的吸附性。固定化微生物作为一种新的生物吸附剂具有机械强度高、固液易分离，吸附剂易再生，能重复利用等优点，并可制成各种类型的反应器，实现连续运行。利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1，通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb²⁺的最佳配比，并研究了这种新型的固定化小球对Pb²⁺的吸附特征。结果表明，固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%。固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb²⁺初始浓度300mg L-1，活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb²⁺初始浓度适应范围扩大。吸附平衡曲线表明，对Pb²⁺的吸附在30min内是一个快速的过程，在2h时基本趋于平衡，且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述，其吸附过程主要为单分子层吸附，最大单分子层吸附量为370.37mg g-1。解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用。废水中重金属离子一般是多种离子同时存在的，固定化小球同时吸附Pb²⁺和Cd²⁺以及Zn²⁺的结果显示其他离子的存在可能影响其对另一种金属离子的吸附。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章绪论  12-31
  1.1 重金属废水的来源与危害  12-14
    1.1.1 重金属的概念  12
    1.1.2 重金属废水的来源  12-13
    1.1.3 重金属对人体的危害  13-14
  1.2 重金属废水的常用处理技术  14-16
    1.2.1 化学沉淀法  14-15
    1.2.2 氧化还原法  15
    1.2.3 溶剂萃取分离法  15
    1.2.4 吸附法  15
    1.2.5 膜分离法  15
    1.2.6 离子交换法  15-16
  1.3 生物处理技术  16-23
    1.3.1 生物对重金属的处理技术  16-23
  1.4 国内外重金属废水处理技术的最新研究进展  23-27
    1.4.1 几种重金属废水处理技术的最新研究进展  24-27
  1.5 活性炭在废水处理中的应用  27-28
    1.5.1 活性炭吸附机理简述  27
    1.5.2 活性炭作为载体  27-28
    1.5.3 活性炭纤维  28
    1.5.4 活性炭的再生方法  28
  1.6 微生物固定化技术  28-30
    1.6.1 固定化方法的选择  29
    1.6.2 固定化颗粒的通透性与机械强度  29-30
    1.6.3 固定化微生物技术的发展趋势  30
  1.7 本章小结  30-31
第2章选题背景及研究内容、目的和意义  31-33
  2.1 选题的背景  31
  2.2 研究内容  31
  2.3 研究目的和意义  31-33
第3章固定化活性炭与细菌小球的制备及其条件优化  33-40
  3.1 引言  33
  3.2 材料与方法  33-36
    3.2.1 菌种来源  33
    3.2.2 发酵液制备与保存  33
    3.2.3 仪器与试剂  33-34
    3.2.4 微生物的培养  34
    3.2.5 固定化小球的制备  34-35
    3.2.6 正交试验设计  35
    3.2.7 测定项目  35-36
  3.3 结果与讨论  36-39
    3.3.1 固定化小球的适宜包埋条件  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章固定化小球对 Pb~(2+)的吸附性能  40-54
  4.1 引言  40
  4.2 多黏类芽胞杆菌的吸附性能  40
    4.2.1 试验方法  40
    4.2.2 试验结果  40
  4.3 包埋后多黏类芽胞杆菌的活性  40-42
    4.3.1 固定化小球形态及其吸附 Pb~(2+)前后电镜观察  40-41
    4.3.2 包埋后多黏类芽胞杆菌的活性  41-42
    4.3.3 主要试剂  42
    4.3.4 试验方法  42
    4.3.5 结果与讨论  42
  4.4 PH 对吸附的影响  42-44
    4.4.1 试验方法  42-43
    4.4.2 结果与讨论  43-44
  4.5 离子初始浓度对吸附的影响  44-45
    4.5.1 试验方法  44-45
    4.5.2 结果与讨论  45
  4.6 温度对吸附的影响  45-47
    4.6.1 试验方法  46
    4.6.2 结果与讨论  46-47
  4.7 时间对吸附的影响  47-48
    4.7.1 试验方法  47
    4.7.2 结果与讨论  47-48
  4.8 吸附等温曲线  48-52
    4.8.1 试验方法  48-49
    4.8.2 结果与讨论  49-52
  4.9 固定化小球的解吸与再生  52
  4.10 本章小结  52-54
第5章固定化小球对复合金属离子废水的吸附研究  54-58
  5.1 引言  54
  5.2 实验材料与方法  54-55
    5.2.1 主要实验仪器  54
    5.2.2 实验药品  54
    5.2.3 试验方法  54-55
  5.3 结果与讨论  55-57
    5.3.1 Pb2+作为干扰离子的影响  55
    5.3.2 Cd2+作为干扰离子的影响  55-56
    5.3.3 Zn2+作为干扰离子的影响  56
    5.3.4 Cd2+、Pb2+、Zn2+中任意两种混合作为干扰离子的影响  56-57
  5.4 本章小结  57-58
结语  58-61
  1 结论  58-59
  2 研究展望  59-61
参考文献  61-70
附录A 攻读学位期间发表学术论文目录  70-71
致谢  71

海藻酸钠包埋活性炭与细菌吸附重金属的研究

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