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面包酵母及其固定化吸附去除铬离子的研究

作　者: 陈沿利
导　师: 王仁国
学　校: 四川农业大学
专　业: 生物物理学
关键词: 面包酵母固定化吸附铬离子
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

重金属是对生态环境危害极大的污染物,因其不具生物降解性而易在生物体内积累,最终通过食物链危害人体健康。随着电镀、冶金、染料、石油、电池等化学工业的迅猛发展,重金属污染对生态环境和人类健康的影响日趋严重,重金属废水的治理也受到越来越多的重视。在众多的处理方法中,生物吸附法具有效果好、投资小及运作费用低、易管理和操作、不产生二次污染等优点,日益受到人们的关注。而微生物固定化技术,可对选择性地筛选出的优势菌种加以固定,构成一种高效、快速、能连续处理的重金属废水处理系统,同时可以有效地减少二次污染,表现出了巨大的利用潜力,成为近年来国内外学者研究的热点。本文研究主要包括以下两部分:第一部分研究了面包酵母对Cr(Ⅲ,Ⅵ)的吸附作用。讨论了吸附时间、溶液pH、Cr(Ⅲ,Ⅵ)起始浓度、共存离子对面包酵母吸附能力的影响。结果表明:在相应的最佳吸附条件下,面包酵母对Cr(Ⅲ)的吸附效果明显优于Cr(Ⅵ),且吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程。另外,通过红外光谱仪测试,探测到面包酵母的表面活性基团主要有氨基、羟基、羧基、羰基、酰胺基和磷酰基等。用Zeta电位分析仪测定,在pH 5.5时,面包酵母的Zeta电位呈负电性,因此有利于其结合以阳离子型态存在的Cr(Ⅲ);在pH 1时,面包酵母的Zeta电位呈正电性,因此有利于其结合以阴离子型态存在的Cr(Ⅵ)。第二部分研究了三种吸附剂(壳聚糖、含/不含壳聚糖的固定化面包酵母)对Cr(Ⅲ)的吸附作用。讨论了吸附时间、溶液pH、Cr(Ⅲ)起始浓度、共存离子及洗脱方式等对它们吸附性能的影响。结果表明:在相应的最佳吸附条件下,三种吸附剂对Cr(Ⅲ)的吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程,且含有壳聚糖的固定化面包酵母的吸附量高于壳聚糖和不含壳聚糖的固定化面包酵母的吸附量之和,推测加入的壳聚糖增强了固定化面包酵母的传质能力,提高了固定化面包酵母对Cr(Ⅲ)的吸附能力。洗脱实验显示:固定化面包酵母对Cr(Ⅲ)的吸附以可逆吸附为主并不同程度地存在不可逆吸附,含有壳聚糖的固定化面包酵母的解吸效果好于不含壳聚糖的固定化面包酵母,且它们动态吸附和解吸附的效果均好于静态吸附和解吸附。SEM和TEM的分析表明,加入壳聚糖增强了固定化凝胶介质的稳定性,固定化后的面包酵母菌体保持了对Cr(Ⅲ)吸附能力。通过红外光谱仪测试得知,固定化面包酵母菌主要依靠羧基、羟基、氨基、羧基、酰胺基等基团吸附去除Cr(Ⅲ)。分析三种吸附剂的XRD图衍射峰,结果显示固定化过程中加入的壳聚糖与海藻酸钠之间存在化学作用;吸附Cr(Ⅲ)后,三种吸附剂的XRD衍射峰都发生了较大的变化,说明Cr(Ⅲ)与吸附剂之间发生了较强的相互作用,影响了吸附剂的结晶性能和结晶效果。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
1 文献综述  10-22
  1.1 重金属污染及危害  10-12
  1.2 生物吸附法  12-16
    1.2.1 生物吸附的技术特点  12
    1.2.2 生物吸附剂的来源  12-13
    1.2.3 微生物吸附作用的机理  13-14
    1.2.4 影响生物吸附的主要因素  14-16
  1.3 固定化微生物技术  16-20
    1.3.1 固定化方法  17-18
    1.3.2 固定化载体  18-19
    1.3.3 固定化机理  19
    1.3.4 固定化微生物技术处理重金属废水的机理  19-20
  1.4 铬的物化性质及其危害  20
  1.5 本课题研究目的、意义和内容  20-22
2 面包酵母吸附铬(Ⅲ,Ⅵ)的研究  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 材料、仪器和方法  22-24
    2.2.1 材料  22-23
    2.2.2 仪器  23
    2.2.3 实验方法  23-24
    2.2.4 铬离子浓度的测定  24
    2.2.5 测试方法  24
  2.3 实验结果与分析  24-32
    2.3.1 pH对面包酵母吸附Cr(Ⅲ,Ⅵ)的影响  24-26
    2.3.2 吸附时间对面包酵母吸附Cr(Ⅲ,Ⅵ)的影响  26-27
    2.3.3 Cr(Ⅲ,Ⅵ)浓度对面包酵母吸附Cr(Ⅲ,Ⅵ)的影响  27-29
    2.3.4 菌体投加量对面包酵母吸附铬(Ⅲ,Ⅵ)的影响  29
    2.3.5 共存阳离子对面包酵母吸附Cr(Ⅲ,Ⅵ)的影响  29-30
    2.3.6 SEM分析  30-31
    2.3.7 FTIR分析  31
    2.3.8 Zeta电位分析  31-32
  2.4 本章小结  32-33
3 固定化面包酵母吸附Cr(Ⅲ)的研究  33-52
  3.1 引言  33-34
  3.2 材料、仪器与方法  34-37
    3.2.1 材料  34
    3.2.2 仪器  34-35
    3.2.3 固定化酵母的制备方法  35
    3.2.4 实验方法  35-36
    3.2.5 铬离子浓度的测定  36
    3.2.6 测试方法  36-37
  3.3 实验结果与分析  37-50
    3.3.1 pH对吸附剂吸附Cr(Ⅲ)效果的影响  37-38
    3.3.2 时间对吸附剂吸附Cr(Ⅲ)效果的影响  38-39
    3.3.3 Cr(Ⅲ)的初始浓度对吸附剂吸附Cr(Ⅲ)效果的影响  39-40
    3.3.4 共存阳离子对吸附剂吸附Cr(Ⅲ)效果的影响  40-41
    3.3.5 静态解吸附  41-42
    3.3.6 动态吸附与解吸附  42-44
    3.3.7 SEM TEM分析  44-46
    3.3.8 FTIR分析  46-48
    3.3.9 XRD分析  48-50
  3.4 本章小结  50-52
4 全文总结  52-54
参考文献  54-61
致谢  61-62
硕士攻读期间发表的论文  62

面包酵母及其固定化吸附去除铬离子的研究

内容摘要

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