酵母菌对重金属离子的吸附研究

发布时间：2017-05-10 01:00

  本文关键词：酵母菌对重金属离子的吸附研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水环境污染已成为世界各国普遍关注的问题,重金属污染是水环境污染的一个重要方面。重金属废水排入水体,破坏水体生态系统,对人体造成危害。因此,对水中重金属离子的治理至关重要。生物吸附法具有吸附剂来源广泛、成本低、无二次污染等优点,具有广阔的发展前景。本文以酵母菌作为吸附剂,对水中六价铬离子和镍离子进行吸附去除研究。研究了吸附时间、溶液的初始pH值、吸附温度和吸附剂用量等因素对游离酵母菌吸附重金属离子吸附效果的影响。实验对游离酵母菌吸附重金属离子的吸附动力学和热力学进行了研究和分析,并对酵母菌吸附重金属离子的机理进行初步探索。实验还研究了酵母菌固定化包埋,对固定化条件进行了优化,考察了固定化酵母菌吸附重金属离子的规律。实验结果表明,采用培养3d的酵母菌为吸附剂,溶液的初始pH值分别为2和7时,酵母菌分别对Cr~(6+)和Ni~(2+)有较高的吸附效果。在实验研究温度范围内,温度升高对酵母菌吸附重金属离子有一定的促进作用。当溶液中存在50mg/L的Cl-、NO3-、SO42+任一种阴离子时对酵母菌菌体吸附六价铬离子和镍离子均产生一定的抑制作用。当溶液中存在50mg/L Ca2+、K+、Na+任一种阳离子时,对酵母菌吸附重金属离子几乎没有影响;而当溶液中存在一定浓度的Fe3+时,对酵母菌吸附重金属离子产生一定促进作用。对酵母菌吸附的吸附动力学研究表明,酵母菌吸附Cr~(6+)和Ni~(2+)过程符合准二级动力方程。对等温吸附数据进行分析,表明酵母菌对六价铬和镍离子的吸附行为符合Langmuir模型。对热力学参数进行计算和分析,表明酵母菌对六价铬和镍离子的吸附过程是自发、吸热过程,在实验研究的温度范围内,升高温度有利于吸附。紫外光谱表明,菌体表面的官能团主要为蛋白质和多糖的特征官能团,且灭活前后,官能团的特征峰并没有改变;菌体细胞的ζ-电位及溶液中重金属离子的赋存状态分析表明,酵母菌对Cr~(6+)和Ni~(2+)吸附过程中存在静电吸附作用。菌体吸附重金属离子前后的红外光谱分析结果表明,酵母菌菌体上的-OH,-NH2,-COOH,C-N,C-O为主要吸附位点。对酵母菌进行固定化研究,通过向包埋小球中掺杂磁性四氧化三铁,可以提高吸附效果;对凝胶包埋菌体掺杂磁性四氧化三铁,能缩短吸附两种重金属离子的吸附平衡时间。通过扫描电子显微镜分析,固定化包埋后的菌体,均匀分散在小球内部,菌体形貌无明显改变。
【关键词】：酵母菌 生物吸附 六价铬离子 镍离子 固定化
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 重金属的污染现状13
• 1.2 重金属废水的危害13-14
• 1.3 重金属废水的处理方法14-17
• 1.3.1 物理法14-15
• 1.3.2 化学法15-16
• 1.3.3 生物处理法16-17
• 1.4 生物吸附17-21
• 1.4.1 生物吸附机理18-20
• 1.4.2 生物吸附的影响因素20-21
• 1.5 本文研究的意义与目的21-23
• 1.5.1 本文研究的意义21-22
• 1.5.2 本文研究的目的22
• 1.5.3 本文研究的创新性22-23
• 1.6 本文的研究内容23-25
• 第2章 实验材料和实验方法25-29
• 2.1 实验材料25-26
• 2.2 实验用仪器和设备26
• 2.3 实验方法26-29
• 2.3.1 生物吸附剂的制备26
• 2.3.2 固定化生物吸附剂的制备26-27
• 2.3.3 磁性Fe_3O_4的制备27
• 2.3.4 实验中的Ni~(2+)和Cr~(6+)的测定27
• 2.3.5 吸附实验27-28
• 2.3.6 ζ-电位的测定28
• 2.3.7 酵母菌紫外光谱分析28-29
• 第3章 游离酵母菌对Cr~(6+)和Ni~(2+)的吸附规律29-41
• 3.1 酵母菌的特性研究29-30
• 3.1.1 酵母菌的形貌29-30
• 3.1.2 酵母菌的生长曲线30
• 3.2 酵母菌对Cr~(6+)、Ni~(2+)吸附实验30-39
• 3.2.1 溶液初始pH值的影响30-32
• 3.2.2 吸附剂投加量的影响32-34
• 3.2.3 吸附温度的影响34-35
• 3.2.4 吸附时间的影响35-37
• 3.2.5 干扰离子的影响37-39
• 3.3 预处理酵母菌对吸附的影响39
• 3.4 小结39-41
• 第4章 酵母菌对重金属离子动力学和热力学分析41-51
• 4.1 动力学吸附模型41-45
• 4.2 等温吸附模型45-49
• 4.3 热力学参数49-50
• 4.4 小结50-51
• 第5章 酵母菌吸附Cr~(6+)和Ni~(2+)的作用机理51-56
• 5.1 酵母菌的紫外光谱分析51
• 5.2 静电吸附机理51-53
• 5.2.1 酵母菌的动电电位51-52
• 5.2.2 酵母菌与重金属离子的静电吸附52-53
• 5.3 红外光谱分析53-55
• 5.4 小结55-56
• 第6章 固定化酵母菌对重金属离子吸附效果的影响56-73
• 6.1 凝胶固定化包埋实验56-59
• 6.1.1 海藻酸钠（SA）浓度的影响56-57
• 6.1.2 CMC浓度的影响57
• 6.1.3 CaCl_2浓度的影响57-58
• 6.1.4 钙化时间对重金属离子吸附效果的影响58-59
• 6.2 胶囊固定化包埋实验59-62
• 6.2.1 SA浓度的影响59-60
• 6.2.2 CMC浓度的影响60-61
• 6.2.3 CaCl_2浓度的影响61-62
• 6.3 实验用的固定化小球形貌62-65
• 6.3.1 凝胶包埋小球62-64
• 6.3.2 胶囊包埋小球64-65
• 6.4 吸附实验65-71
• 6.4.1 固定化酵母菌吸附实验65-66
• 6.4.2 掺杂磁性四氧化三铁对去除率的影响66-71
• 6.5 固定化小球的扫描电子显微镜分析71-72
• 6.6 小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果80-81
• 致谢81-82

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本文编号：353638