固定化鼠尾藻对水中重金属锌的生物吸附效应研究

发布时间：2017-09-25 21:10

  本文关键词：固定化鼠尾藻对水中重金属锌的生物吸附效应研究

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【摘要】：铅锌矿山开采与加工过程中所产生的矿山酸性废水(acid mine drainage,AMD)排放量日益升高。水中重金属通过富集、转运作用在人体中累积,对人体健康造成严重影响。因而对水体重金属污染的治理已经成为全世界共同关注的环境问题。传统的重金属污染废水处理技术主要以物理、化学方法为主。但这些方法均有一定缺陷,容易对水体造成二次污染。近年来,国内外都开始关注使用固定化藻类技术处理含重金属废水,其中藻类具有的富集重金属、产量大、成本低等特性。同时固定化技术的应用能有效的对藻体进行回收再利用,提高生物吸附剂的使用率,进一步的降低了使用成本。藻类固定化技术对水体重金属污染进行生物吸附已经成为一种趋势。本研究采用藻类联合固定化技术对水中重金属锌进行吸附处理,以鼠尾藻(Sargassum thunbergii)、活性炭为包埋对象,制备固定化鼠尾藻颗粒。采用正交试验方法分析了固定化材料配比对固定化颗粒物理性质以及锌的吸附率的影响,确定最佳吸附条件；考察了不同环境条件下固定化颗粒的吸附性能；最后,将固定化颗粒投加到流化床反应器中对废水进行模拟处理并进行吸附与解吸研究,为固定化鼠尾藻的实际应用提供理论依据。主要研究成果如下：(1)正交试验表明,不同的材料配比对固定化颗粒的影响不同。聚乙烯醇对固定化颗粒的膨胀性和压缩弹性形变有显著影响,而鼠尾藻粉与活性炭对该物理性质几乎无影响；但鼠尾藻粉与活性炭对固定化颗粒的亲水性以及吸附水体中Zn2+方面影响显著。当海藻酸钠量为1%,聚乙烯醇、鼠尾藻粉、活性炭用量分别为6%、15g/L、1.5%时,固定化颗粒对水中Zn2+具有最大吸附效果。(2)在不同条件下对固定化鼠尾藻颗粒吸附Zn2+的研究中可以看出,pH、温度、投放量、反应时间以及共存离子都会对Zn2+的吸附率产生影响。当pH=6,温度为30℃,投放量为120g/L,反应时间为60min时,均能达到单因素的最大吸附率；Cu2+相较于Cd2+对Zn2+的吸附率影响更为明显；在复合环境条件下,当pH=6,温度为35℃,投放量为160g/L时,Zn2+的吸附率能达到最大值。(3)在流化床反应器中颗粒看出,在调节流量10ml·min-1,曝气量为30ml·min-1时,反应器对Zn2+的吸附率最高能达到83.6%,并且发现串联反应器的出水明显高于单一反应器,达到治理目的。(4)在固定化颗粒解吸过程中,解吸剂的选择、解吸时间以及解吸剂浓度对解吸率均有影响。HCl作为解吸剂对固定化颗粒损伤最小；当解吸时间为60min、HCl浓度为0.2mol/L时,解吸率达到最大值；在吸附与解吸循环过程中,三次循环过后,固定化颗粒的吸附率仍能达到71.6%。仍然具有良好的吸附效果。鼠尾藻具有良好的富集重金属能力。将鼠尾藻进行固定化后,不仅保留了其良好的富集能力,同时可以对吸附剂和重金属锌进行回收再利用处理。经过多次吸附与解吸循环后,固定化颗粒对锌离子仍然有较高的吸附率,说明鼠尾藻固定化技术在吸附重金属锌离子实际应用中的可行性。
【关键词】：固定化 鼠尾藻 锌 流化床反应器 生物吸附
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 1 前言9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 文献综述10-19
• 1.2.1 藻类吸附重金属的研究现状10-14
• 1.2.2 藻类固定化技术综述14-16
• 1.2.3 流化床反应器应用的研究16-17
• 1.2.4 活性炭在废水处理中的应用与研究17-18
• 1.2.5 生物吸附剂解吸的影响因素18-19
• 1.3 研究内容19
• 2 材料与方法19-25
• 2.1 实验材料19
• 2.2 实验仪器19-20
• 2.3 实验前期处理20
• 2.4 实验设计20-24
• 2.5 实验指标的测定24-25
• 3 结果与分析25-40
• 3.1 固定化材料最佳配比研究25-31
• 3.1.1 固定化鼠尾藻颗粒膨胀性25-26
• 3.1.2 固定化鼠尾藻颗粒亲水性26-28
• 3.1.3 固定化鼠尾藻颗粒压缩弹性形变28-30
• 3.1.4 固定化鼠尾藻颗粒对锌离子的吸附性能30-31
• 3.2 不同条件下对固定化鼠尾藻颗粒吸附重金属的研究31-36
• 3.2.1 pH对吸附Zn~(2+)的影响31-32
• 3.2.2 温度对吸附Zn~(2+)的影响32-33
• 3.2.3 固定化鼠尾藻颗粒投放量对吸附Zn~(2+)的影响33
• 3.2.4 振荡时间对吸附Zn~(2+)的影响33-34
• 3.2.5 共存离子对吸附Zn~(2+)的影响34-35
• 3.2.6 多因素复合条件下,固定化鼠尾藻颗粒对Zn~(2+)吸附影响35-36
• 3.3 固定化鼠尾藻颗粒在流化床反应器的运行情况研究36-37
• 3.4 固定化鼠尾藻颗粒再吸附研究37-40
• 3.4.1 解吸剂的选择37-38
• 3.4.2 解吸时间的影响38
• 3.4.3 解吸剂浓度的影响38-39
• 3.4.4 解吸对固定化鼠尾藻颗粒吸附能力的影响39-40
• 4 讨论40-44
• 4.1 不同条件对固定化鼠尾藻颗粒吸附锌离子的影响探讨40-42
• 4.2 固定化鼠尾藻再吸附能力的探讨42-44
• 5 总结与展望44-46
• 5.1 总结44
• 5.2 展望44-46
• 参考文献46-50
• 致谢50

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本文编号：919585