Cu 2+ 对生物膜及其胞外多聚物的作用规律研究

发布时间：2024-01-08 18:04

　　重金属废水由于具有不可降解、随食物链毒性富集、对环境危害大且持续时间长的特点而一直备受关注。化学中和法、电解法和吸附法等是传统处理重金属废水的方法。这些方法都具有沉渣量大、药剂投加量大、出水pH值高等缺点,容易引起更严重的二次环境污染,因此有必要寻求高效、无二次污染、经济可行的技术方法,而生物质吸附剂能满足上述优点,也是目前研究热点之一。生物膜是微生物的聚集体,其特殊的结构使得生物膜对恶劣环境能形成缓冲,对不利环境有较强的耐受性,存活时间长。胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)是在一定环境条件下由微生物分泌,存在于细胞体外的一类高分子聚合物,广泛存在于微生物中,它保持了生物膜的结构和功能的完整性,并在废水处理中发挥重要作用,对微生物聚集体的附着、组成、性能以及微生物形态有着重要决定作用,是决定生物膜的表面性质的关键组分。由于,废水中的重金属会与胞外多聚物中的蛋白质发生反应,导致胞外多聚物的组成比例和微观结构发生明显变化,进而对生物膜的传质通道和保护体系产生影响。同时废水中重金属的存在,也会刺激微生物做出应激反应,代谢出大量的胞外多...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
图表清单
第一章 文献综述
    1.1 重金属废水污染种类及其来源
    1.2 重金属废水的危害
    1.3 重金属废水的传统处理方法
    1.4 生物膜净化废水机理
        1.4.1 生物膜的形成及结构组成
        1.4.2 生物膜结构
    1.5 微生物在载体表面的附着
    1.6 生物膜对重金属的去除
    1.7 胞外聚合物(EPS)的定义和作用
        1.7.1 EPS的组成成分
        1.7.2 EPS的结构
        1.7.3 EPS提取方法
        1.7.4 EPS的性质
        1.7.5 EPS对重金属的去除
第二章 研究目的及内容
    2.1 研究背景及目的
    2.2 研究内容
    2.3 研究的创新点
第三章 生物膜挂膜过程运行规律
    3.1 材料和方法
        3.1.1 污泥来源
        3.1.2 试验用水
        3.1.3 生物膜培养装置
        3.1.4 混合液悬浮固体浓度(MLSS)测定
        3.1.5 污泥沉降比(SV)和污泥体积(SVI)指数测定
        3.1.6 水质监测
        3.1.7 EPS监测及提取方法
        3.1.8 Cu²⁺溶液的配制
        3.1.9 不同载体上生物膜的吸附试验
        3.1.10 不同载体对不同浓度Cu²⁺的吸附
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 SV、MLSS和SVI测定
        3.2.2 COD和氨氮随时间的变化
        3.2.3 生物膜的形态观察
        3.2.4 EPS监测
        3.2.5 载体对挂膜的影响
        3.2.6 不同载体对不同浓度Cu²⁺的吸附
    3.3 本章小结
第四章 生物膜吸附铜的影响因子研究
    4.1 材料和方法
        4.1.1 Cu²⁺储备液制备
        4.1.2 静态吸附试验
        4.1.3 不同pH值下铜的吸附
        4.1.4 不同温度变化下铜的吸附
        4.1.5 吸附平衡时间确定
        4.1.6 不同Cu²⁺初始浓度下铜的吸附
        4.1.7 不同离子强度下铜的吸附
        4.1.8 共存重金属离子试验
        4.1.9 红外光谱
        4.1.10 扫描电镜样品制备
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 pH值对吸附铜影响
        4.2.2 温度对吸附铜的影响
        4.2.3 吸附平衡时间
        4.2.4 铜离子初始浓度的影响
        4.2.5 离子强度对生物膜吸附铜的影响
        4.2.6 共存离子的影响
        4.2.7 红外光谱图分析
        4.2.8 扫描电镜
    4.3 本章小结
第五章 铜离子对生物膜的胁迫研究
    5.1 材料和方法
        5.1.1 胁迫试验
        5.1.2 多糖的监测
        5.1.3 EPS测定
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 Cu²⁺对生物膜活性影响
        5.2.2 多糖分析
        5.2.3 生物膜EPS组成含量及分析
        5.2.4 蛋白质/多糖比值分析(PN/PS)
        5.2.5 EPS中Cu²⁺的积累
    5.3 本章小结
第六章 不同EPS组成的生物膜吸附铜的研究
    6.1 材料和方法
        6.1.1 营养液成分的配制
        6.1.2 挂膜效果评价
        6.1.3 EPS浓缩方法
        6.1.4 吸附试验
        6.1.5 红外光谱
        6.1.6 扫描电镜
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 生物膜的菌量
        6.2.2 EPS性质对比
        6.2.3 不同组成EPS吸附Cu²⁺效果对比
        6.2.4 EPS红外光谱分析
        6.2.5 不同EPS组成生物膜的电镜图
        6.2.6 XPS分析
    6.3 本章小结
第七章 结论与建议
    7.1 结论
    7.2 建议
致谢
参考文献
附录A
附录B
附录C
附录D



本文编号：3877394