枯草芽孢杆菌及以其为生物载体制备光催化复合材料降解印染废水的研究

发布时间：2018-06-24 06:26

  本文选题：枯草芽孢杆菌 + TiO_2　； 参考：《长安大学》2016年硕士论文

【摘要】：印染废水是造成水体污染最主要且难降解的工业废水之一。与目前常用的处理方法相比较,利用光催化材料对印染废水进行催化氧化降解,具有降解彻底、环境友好、经济高效等优势,是一种具有发展前景的印染废水水处理技术。本文研究了枯草芽孢杆菌对阳离子染料(亚甲基蓝,MB)的吸附机理,并以枯草芽孢杆菌为生物载体制备了TiO_2@枯草芽孢杆菌复合材料及ZnS@枯草芽孢杆菌复合材料两种光催化复合材料,通过多种表征方法对复合材料的合成机理进行了分析。通过对阳离子染料(罗丹明B,RB)的降解实验,验证了两种复合材料在不同条件下对阳离子染料的降解能力。论文的研究结论如下:(1)研究枯草芽孢杆菌对亚甲基蓝的吸附过程发现,亚甲基蓝起始浓度越高,其吸附量也就越大,吸附进行30min时达到吸附平衡状态;枯草芽孢杆菌对亚甲基蓝的平衡吸附量随着溶液pH值(2~12范围)的增大而增大;通过红外光谱分析,枯草芽孢杆菌细胞壁表面的羟基( OH)、氨基( NH2)、羧基( COO-)、羰基(C=O)等基团在吸附过程中起到主要作用;吸附动力学研究表明枯草芽孢杆菌对亚甲基蓝的吸附过程更好的符合二级动力学模型,吸附速率与溶质浓度平方成正比;吸附过程Gibbs自由能变(ΔG)为负值,说明该吸附过程是自发进行的,焓变(ΔH)是正值,表明该吸附是吸热过程;吸附过程的活化能为11.30KJ·mol-1(介于5~50KJ·mol-1),表明枯草芽孢杆菌对亚甲基蓝的吸附以物理吸附为主。(2)利用一步静电自组装方法成功制备了TiO_2@枯草芽孢杆菌复合材料。在SEM图片中观察到复合材料粒子的长度为1.4±0.1μm,宽度为450±50 nm,TiO_2纳米颗粒以单层形式附着在枯草芽孢杆菌细胞壁上,部分细胞壁裸露;复合材料XRD表征表明TiO_2晶型在负载前后未发生变化;FT-IR分析显示枯草芽孢杆菌细胞壁表面的 OH, CONH-, COO-,和 OPO32-等基团是负载固定TiO_2纳米颗粒的主要反应基团;罗丹明B(RB)的降解实验结果表明,复合材料对RB的去除率高达89%。(3)以枯草芽孢杆菌细胞为生物载体引导合成了ZnS@枯草芽孢杆菌复合材料。通过电镜观察,负载后的复合材料粒径长度为1.4±0.1μm,宽度为500±50 nm,表面皱褶度一定程度减小;复合材料的EDS表征发现复合材料中含有Zn及S元素,在XRD表征中也发现了ZnS闪锌矿型晶体对应的衍射峰,说明枯草芽孢杆菌成功负载了ZnS半导体光催化剂;FT-IR光谱图分析得出,在负载过程中枯草芽孢杆菌细胞壁表面的 CONH-等集团起到了主要的引导作用;对罗丹明B的降解实验表明,复合材料对阳离子染料(罗丹明B)在可见光条件下具有较好的去除效果,去除率可以达到74%。研究结论表明,枯草芽孢杆菌对阳离子染料具有很好的吸附能力,同时通过简单的方法合成的光催化复合材料成功的耦合了枯草芽孢杆菌及半导体催化剂在降解阳离子染料方面的优势。论文首次提出以枯草芽孢杆菌为生物载体并成功制备了微纳米光催化复合材料,在光催化及微纳米新材料研究方面都有一定的参考价值。
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本文编号：2060407