生物锰氧化物吸附重金属机制及其对沼液重金属去除研究
发布时间：2023-02-11 14:18
近年来我国畜禽养殖业发展迅速,畜禽养殖污染物排放总量大、污染份额高导致畜禽养殖污染成为环境污染的重要来源。处理畜禽废弃物的主要方法为厌氧发酵法,处理后残存的沼液因含有丰富的有机质、N、P、K等营养成份使得它是很好的有机肥料。直接施用沼液,其中含有的重金属进入农田会带来生态环境风险。由微生物催化合成的生物锰氧化物(BioMnOx)由于其特殊的结构和性质而对很多金属离子具有较高的吸附和氧化能力。本文通过筛选锰氧化活性高的菌株,研究Mn(II)对菌株生长的影响、Mn(II)浓度和培养时间对菌株锰氧化率的影响,在此基础上培养锰氧化菌,制备生物锰氧化物,同时培养外源实验室提供的另外两株锰氧化菌,制备生物锰氧化物及作为对照的化学合成的锰氧化物(Chem-MnOx)。利用4种锰氧化物分别进行重金属的吸附动力学和等温吸附实验,研究pH、离子强度和温度对吸附的影响,分析重金属吸附后锰氧化物结构性质的变化及含氧官能团对吸附能力的贡献,通过比较Chem-MnOx和BioMnOx对重金属的吸附差异,评价生物锰氧化物去除重金...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
1.1 自然界中锰的存在形态
1.2 锰的微生物氧化研究概况
1.2.1 锰氧化微生物及模式菌株
1.2.2 微生物氧化Mn(Ⅱ)的生物学意义
1.2.3 生物锰氧化物的形成机制
1.3 生物锰氧化物的研究进展
1.3.1 生物锰氧化物的结构和性质
1.3.2 锰氧化物对重金属氧化和吸附
1.4 养殖废水重金属污染概况
1.4.1 重金属来源及其危害
1.4.2 重金属污染及去除技术
1.5 课题研究目的、意义、内容和技术路线
1.5.1 课题研究目的及意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
2 锰氧化细菌的筛选与鉴定
2.1 实验材料
2.1.1 供试菌株
2.1.2 主要培养基及试剂
2.1.3 主要仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 锰氧化菌株筛选与鉴定
2.2.2 锰氧化菌株形态观察
2.2.3 锰氧化菌株最佳生长pH
2.2.4 锰对菌株生长的影响
2.2.5 菌株Mn氧化活性测定
2.2.6 细菌锰氧化影响因素
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌株的筛选与鉴定
2.3.2 锰氧化菌形态观察
2.3.3 菌株最适生长pH及锰最小抑制浓度
2.3.4 菌株生长曲线
2.3.5 初始锰浓度对菌株生长及锰氧化的影响
2.3.6 培养时间对菌株锰氧化的影响
2.4 本章小结
3 生物氧化锰和化学氧化锰的制备与表征
3.1 实验材料
3.1.1 实验菌种
3.1.2 主要培养基及试剂
3.2 实验方法
3.2.1 锰氧化菌株形态观察
3.2.2 锰氧化物的制备
3.2.3 锰氧化物的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 锰氧化菌形态观察
3.3.2 XRD
3.3.3 红外光谱分析
3.3.4 扫描电镜+能谱分析
3.3.5 透射电镜
3.3.6 比表面及孔径分布
3.3.7 X射线光电子能谱分析
3.4 本章小结
4 锰氧化物对重金属的吸附
4.1 实验材料
4.1.1 吸附材料
4.1.2 主要试剂
4.2 实验方法
4.2.1 锰氧化化物对重金属的吸附
4.2.2 重金属的测定方法
4.2.3 锰氧化物样品的表征
4.2.4 掩蔽锰氧化物羟基官能团后对重金属的去除
4.3 结果与讨论
4.3.1 锰氧化物对重金属的吸附影响因素
4.3.2 锰氧化物对重金属的等温吸附特性
4.3.3 锰氧化物对重金属的吸附动力学特征
4.3.4 吸附重金属前后锰氧化物结构变化
4.3.5 羟基官能团对生物锰氧化物吸附重金属的影响
4.4 本章小结
5 锰氧化物对沼液的重金属去除
5.1 实验材料
5.1.1 实验用沼液
5.1.2 吸附材料
5.1.3 主要试剂
5.2 实验方法
5.2.1 沼液重金属去除
5.2.2 吸附前后沼液理化性质
5.3 结果与讨论
5.3.1 锰氧化物投加量对沼液中金属去除效果的影响
5.3.2 反应时间对沼液重金属去除效果的影响
5.3.3 反应温度对沼液重金属去除效果的影响
5.3.4 最佳条件下沼液重金属去除前后养分保留情况
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在读期间申请专利及发表论文情况
致谢
本文编号：3740542
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
1.1 自然界中锰的存在形态
1.2 锰的微生物氧化研究概况
1.2.1 锰氧化微生物及模式菌株
1.2.2 微生物氧化Mn(Ⅱ)的生物学意义
1.2.3 生物锰氧化物的形成机制
1.3 生物锰氧化物的研究进展
1.3.1 生物锰氧化物的结构和性质
1.3.2 锰氧化物对重金属氧化和吸附
1.4 养殖废水重金属污染概况
1.4.1 重金属来源及其危害
1.4.2 重金属污染及去除技术
1.5 课题研究目的、意义、内容和技术路线
1.5.1 课题研究目的及意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
2 锰氧化细菌的筛选与鉴定
2.1 实验材料
2.1.1 供试菌株
2.1.2 主要培养基及试剂
2.1.3 主要仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 锰氧化菌株筛选与鉴定
2.2.2 锰氧化菌株形态观察
2.2.3 锰氧化菌株最佳生长pH
2.2.4 锰对菌株生长的影响
2.2.5 菌株Mn氧化活性测定
2.2.6 细菌锰氧化影响因素
2.3 结果与讨论
2.3.1 菌株的筛选与鉴定
2.3.2 锰氧化菌形态观察
2.3.3 菌株最适生长pH及锰最小抑制浓度
2.3.4 菌株生长曲线
2.3.5 初始锰浓度对菌株生长及锰氧化的影响
2.3.6 培养时间对菌株锰氧化的影响
2.4 本章小结
3 生物氧化锰和化学氧化锰的制备与表征
3.1 实验材料
3.1.1 实验菌种
3.1.2 主要培养基及试剂
3.2 实验方法
3.2.1 锰氧化菌株形态观察
3.2.2 锰氧化物的制备
3.2.3 锰氧化物的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 锰氧化菌形态观察
3.3.2 XRD
3.3.3 红外光谱分析
3.3.4 扫描电镜+能谱分析
3.3.5 透射电镜
3.3.6 比表面及孔径分布
3.3.7 X射线光电子能谱分析
3.4 本章小结
4 锰氧化物对重金属的吸附
4.1 实验材料
4.1.1 吸附材料
4.1.2 主要试剂
4.2 实验方法
4.2.1 锰氧化化物对重金属的吸附
4.2.2 重金属的测定方法
4.2.3 锰氧化物样品的表征
4.2.4 掩蔽锰氧化物羟基官能团后对重金属的去除
4.3 结果与讨论
4.3.1 锰氧化物对重金属的吸附影响因素
4.3.2 锰氧化物对重金属的等温吸附特性
4.3.3 锰氧化物对重金属的吸附动力学特征
4.3.4 吸附重金属前后锰氧化物结构变化
4.3.5 羟基官能团对生物锰氧化物吸附重金属的影响
4.4 本章小结
5 锰氧化物对沼液的重金属去除
5.1 实验材料
5.1.1 实验用沼液
5.1.2 吸附材料
5.1.3 主要试剂
5.2 实验方法
5.2.1 沼液重金属去除
5.2.2 吸附前后沼液理化性质
5.3 结果与讨论
5.3.1 锰氧化物投加量对沼液中金属去除效果的影响
5.3.2 反应时间对沼液重金属去除效果的影响
5.3.3 反应温度对沼液重金属去除效果的影响
5.3.4 最佳条件下沼液重金属去除前后养分保留情况
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
在读期间申请专利及发表论文情况
致谢
本文编号：3740542
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