固载型聚磷纳米复合吸附剂的单胞藻再生

发布时间：2020-06-05 06:45

【摘要】：磷是引起水体富营养化元素之一,其在生物圈层中属于沉积型循环,为不可再生的紧缺资源。固载型纳米无机金属氧化物是继无机纳米吸附剂之后的一类新型聚磷纳米复合吸附剂,解决了含磷废水修复中无机粉末吸附剂固液分离难、机械强度差、易流失等诸多难题,但其传统再生方法(如化学再生、物理再生等)仍存在二次污染、成本高等诸多弊端。水体中磷是单胞藻必要营养元素,单胞藻是饵料生物,并是生物质能源,且繁殖迅速。用单胞藻对该类吸附剂进行生物再生可同时实现吸附剂再生及磷回用。本研究采用大孔阴离子交换树脂D301分别负载Mg(OH)_2/ZrO_2纳米粒子,制备出聚磷纳米复合吸附材料D301-Mg及D301-Zr,吸附去除水中磷酸盐,在解析吸附剂吸磷机理的基础上研究其磷释放性能,进而以小球藻悬液(10~6 cell/mL)为再生液进行磷饱和吸附剂再生。通过小球藻对D301-Mg/D301-Zr的耐性测试,确定吸附剂再生浓度(吸附剂/小球藻,g/L)范围为~8.0 g/L;再生正交实验(主要因素:pH、小球藻生物量、外源物质NO_3~-、盐度),确定最佳再生条件为:生物量0.400 g/L,pH=7,外源物质NO_3~-7.5~10%,盐度0.3 mol/L(以NaCl浓度计),其中小球藻再生主要影响因素为生物量和pH;在最佳再生条件下D301-Mg/D301-Zr再生重复利用5次后除磷效果均在85%以上,再生效果好;吸附剂结构稳定性测定显示,重复再生后D301-Mg纳米粒子的流失率在40%以内,D301-Zr在7%以内,表明纳米粒子的流失和载体及纳米粒子之间的结合能与纳米粒子的小球藻生物利用性有关,为此可知,结构稳定的固载吸附剂可利用小球藻实现生物再生,从而实现磷的去除及回用。
【图文】：

nnettkqqdt ( )Richie-n 级吸附动exp()ttabqdtdq Elovich 动kn——分别为准一级(h-1)，准二级(g·mg-1h·-1)，，Ric(gn-1·mg1-nh·-1)吸附速率常数；qt——分别为吸附平衡时和 t 时刻吸附剂的吸附量(ma——初始吸附速率(mg·g-1h·-1)；b——解吸附常数(g·mg-1)。力学模型表示吸附过程以物理吸附为主导，主要受扩型以化学吸附为主导；Richie-n 级动力学模型为多层吸非均相扩散过程。对磷酸盐的吸附动力学拟合和拟合参数分别见图 2-1 和

燕山大学工学硕士学位论文表 2-3 吸附动力学拟合参数型 参数 1 参数 2 (mgg·-1) 参数 K1=0.0475 h-1Q=3.9233 K2=0.0108 g·mg-1h·-1Q=4.7234 学 Kn=0.4198 gn-1·mg1-nh·-1 a=-0.6267 mg·g-1h·-1b=-Zr对磷酸盐的吸附动力学拟合曲线及相应拟合参数如
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

【参考文献】

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本文编号：2697670