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重金属耐受菌的分离及吸附铅的研究

作　者: 苏艳蓉
导　师: 柴立元
学　校: 中南大学
专　业: 环境工程
关键词: 重金属铅生物吸附 Pannonibacter phragmitetus Enterobacter sp. Microbacterium sp.
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
引　用: 1次
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内容摘要

工业生产快速发展导致大量重金属进入环境,造成了严重污染。重金属污染传统的物理化学处理法投资大,运行费用高,易造成二次污染,生物处理法因其高效、低能、环境友好成为当前处理重金属污染的热点。从湖南某厂重金属废渣堆场污染土壤中利用划线分离法纯化出3株对Cr6+、Pb2+、Mn2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Ag+、Hg2+多种重金属具有高耐受性的细菌。根据传统的细菌生理生化特性测试以及现代分子生物学方法—16S rDNA的测序及比对发现：其中,一株细菌属于Pannonibacter phragmitetus,命名为Pannonibacter phragmitetus T1,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面干燥,粘稠,中间隆起,乳白色,无扩散；一株细菌属于肠杆菌(Enterobacter sp.),命名为Enterobacter sp. T2,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面湿润,粘稠,土黄色,无扩散；另外一株细菌属于微杆菌(Microbacterium sp.),命名为Microbacterium sp.T3,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面光滑湿润,粘稠,鲜黄色,无扩散。T1、T2和T3对Pb2+和Mn2+的重金属最低抑菌分别达到2000 mg/L和1500 mg/L。以T1为例观察其在1/2 MIC重金属平板上的菌落形态,发现在含2+、Cr6+、Mn2+的平板上发生明显形态和颜色的改变,其他平板上菌落大小和颜色略有改变。将三株细菌制成的非活性生物吸附剂对Pb2+均具有良好的吸附性能。各吸附影响因素实验结果表明：调控细菌的代谢活性和培养时间会影响吸附剂的吸附性能；溶液pH值升高Pb2+的吸附量和去除率增加；增大生物吸附剂用量会提高Pb2+的去除率,减小单位吸附量；升高温度Pb2+吸附量和去除率都先升高后下降；升高Pb2+离子浓度去除率降低,平衡吸附量增大；适当提高转速吸附量增加,超过一定限值吸附量下降；通过研究生物吸附剂与Pb2+的作用时间发现,吸附过程分为快速吸附、缓慢吸附和平衡吸附三个部分,第一个过程可完成90%的吸附量。通过吸附平衡计算,T1、T2和T3菌体吸附剂吸附符合Pseudo-second Order模型,相关系数均为0.99以上,Langmuir相对能够更好的描述T1菌体吸附过程,T2菌体生物吸附剂的吸附过程与Langmuir和Freundlich吸附等温方程的相关系数都达到了0.99以上,T3菌体生物吸附剂的吸附过程与Freundlich吸附等温方程的相关系数更高。扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)和红外光谱图(FTIR)均表明菌体吸附剂有效地吸附了溶液中的Pb2+,红外图谱中羟基和胺基的混合吸收峰、羧基、磷酸基团特征吸收峰都发生移动,说明这些基团都参与了吸附Pb2+的反应,化学处理吸附官能团后的菌体对Pb2+的吸附量均有不同程度的减少,说明这三种官能团在吸附金属离子的过程中都起作用。解吸和化学改性研究结果表明,EDTA对三种生物吸附剂的解吸效果最好,NaOH处理后的菌体对Pb2+的吸附能力大大提高。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-27
  1.1 引言  10-11
  1.2 重金属污染概况  11-14
    1.2.1 重金属污染的特征  11
    1.2.2 重金属污染的来源  11-12
    1.2.3 重金属污染的危害  12-13
    1.2.4 重金属污染的现状  13-14
  1.3 重金属污染的治理技术研究现状  14-17
    1.3.1 化学法  15-16
    1.3.2 物理化学法  16-17
    1.3.3 生物法  17
  1.4 重金属耐受菌及生物吸附技术研究现状  17-25
    1.4.1 重金属耐受菌  17-18
    1.4.2 重金属生物吸附剂  18-19
    1.4.3 生物吸附影响因素  19-21
    1.4.4 生物吸附平衡模型  21-23
    1.4.5 生物吸附机理  23-25
  1.5 本课题的研究目的及内容  25-27
    1.5.1 研究目的  25
    1.5.2 研究内容  25-27
第二章重金属耐受细菌的分离、纯化及鉴定  27-48
  2.1 引言  27
  2.2 实验材料与方法  27-37
    2.2.1 土壤样品  27
    2.2.2 培养基  27-28
    2.2.3 实验仪器  28
    2.2.4 实验方法  28-37
    2.2.5 分析方法  37
  2.3 重金属耐受细菌的分离纯化  37
  2.4 细菌鉴定及系统发育学分析  37-45
    2.4.1 菌落形态特征  37-38
    2.4.2 生理生化特性  38-41
    2.4.3 16S rDNA鉴定  41-43
    2.4.4 系统发育树  43-45
  2.5 最小抑菌浓度(MIC)  45
  2.6 1/2MIC浓度菌落形态  45-47
  2.7 小结  47-48
第三章重金属耐受细菌吸附Pb~(2+)的性能  48-65
  3.1 引言  48
  3.2 实验材料与方法  48-51
    3.2.1 菌种  48-49
    3.2.2 培养基  49
    3.2.3 试剂  49
    3.2.4 实验仪器  49
    3.2.5 实验方法  49-51
    3.2.6 分析方法  51
  3.3 生物吸附剂对Pb~(2+)吸附性能的影响  51-54
    3.3.1 细菌代谢活性  51-53
    3.3.2 细菌培养时间  53-54
  3.4 吸附性能的影响因素研究  54-63
    3.4.1 溶液pH值  54-56
    3.4.2 菌体用量  56-57
    3.4.3 温度  57-59
    3.4.4 时间  59-60
    3.4.5 Pb~(2+)浓度  60-62
    3.4.6 转速  62-63
  3.5 小结  63-65
第四章重金属耐受细菌吸附Pb~(2+)的机理  65-83
  4.1 引言  65
  4.2 实验材料与方法  65-68
    4.2.1 菌种  65
    4.2.2 培养基  65-66
    4.2.3 试剂  66
    4.2.4 实验仪器  66
    4.2.5 实验方法  66-67
    4.2.6 分析方法  67-68
  4.3 吸附动力学模型  68-69
  4.4 等温吸附模型  69-70
  4.5 吸附机理探讨  70-81
    4.5.1 形貌表征与元素组成  70-73
    4.5.2 配位作用机制  73-81
  4.6 小结  81-83
第五章结论与建议  83-86
  5.1 结论  83-84
  5.2 建议  84-86
参考文献  86-93
致谢  93-95
攻读硕士学位期间主要成果  95

重金属耐受菌的分离及吸附铅的研究

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