γ-聚谷氨酸及其复合物对低浓度重金属的去除及应用研究

发布时间：2018-04-18 22:23

本文选题：γ-聚谷氨酸 + 重金属　；参考：《山东建筑大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着工业化和城镇化步伐的快速推进,我国的重金属污染问题日益突出。各类采矿废渣、电镀废水、冶金及金属加工废水的无序排放,使得重金属污染事件层出不穷。我国的重金属污染风险居高不下,因而探寻可行的重金属处理方法是有必要的。本论文研究了γ-聚谷氨酸(γ-PGA)对重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效果及吸附特征。γ-PGA对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的最佳吸附pH分别为4、6和6;最佳吸附温度都在15-20℃;吸附平衡时间在60min左右;对初始浓度为100mg/g的Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别达到1158mg/g、1129mg/g和301mg/g,去除率分别为92.6%、90.3%和24.07%;吸附速率遵循Cu~(2+)Pb~(2+)Cd~(2+)。γ-PGA作为一种新型生物吸附剂,具有吸附容量大、吸附速率快、无二次污染等优势。但是γ-PGA易溶于水,不利于它对流动环境下重金属废水进行处理,也不利于它的重复利用,且吸附完成后的沉淀絮体易发生解吸,吸附稳定性不佳。针对这些不足对γ-PGA进行改性研究,既发挥其对重金属的优良吸附能力,又增强它在实际废水处理中的实用性和稳定性。将γ-PGA与明胶进行交联,制备γ-PGA/明胶复合物。γ-PGA/明胶复合物对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的最佳吸附pH分别为4、6和6。相较Freundlich等温方程,Langmuir等温方程更加符合实验数据,20℃时对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量分别为234.44、199.80和82.78mg/g。相较伪一级动力学模型,伪二级动力学模型能更加精准地符合实验数据,吸附速率遵循Cu~(2+)Pb~(2+)Cd~(2+)。对100mg/L的Cu~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)的去除率分别达到96%、99%及45%左右。从红外图谱的对照可知反应后COO—的量大大减少,表明γ-PGA中的-COOH在吸附过程中起主要作用,它可以络合并固定游离的金属离子。24h后3种金属离子的自然解吸率只有0.12%、0.7%和1.9%,相较γ-PGA,γ-PGA/明胶复合物对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附更加稳定。在HCl洗脱条件下,Cu~(2+)、Pb~(2+)及Cd~(2+)的解吸率分别为78.05%,74.16%和77.24%,有利于重金属的回收。经吸附和洗脱后的γ-PGA/明胶可回收约65%,相比γ-PGA在机械强度上有了较大提升。将γ-PGA包覆在Fe_3O_4磁性纳米颗粒表面,制备γ-PGA/Fe_3O_4磁性粒子。改性前后的扫描电镜和红外谱图对照均表明,γ-PGA已经成功涂层至Fe_3O_4的表面。在外界磁场下,γ-PGA/Fe_3O_4表现出良好的顺磁性,利用此特性可实现γ-PGA/Fe_3O_4与溶液的高效分离。γ-PGA/Fe_3O_4对Pb~(2+)和Cd~(2+)的最佳吸附pH分别是5和6。相较Freundlich方程,Langmuir方程更加精确地符合实验数据,20℃时Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量分别是27.90mg/g和13.45 mg/g。相较伪一级动力学,伪二级动力学更加贴近实验数据,Pb~(2+)的吸附速率大于Cd~(2+)。经盐酸解吸后,Pb~(2+)和Cd~(2+)的回收率分别达到94.33%和92.65%。而未添加解吸剂时24h后不发生解吸,说明γ-PGA/Fe_3O_4吸附稳定性好。经一次吸附、解吸和再生周期之后,γ-PGA/Fe_3O_4的回收率达到98%左右,基本不发生损耗。对Pb~(2+)和Cd~(2+)的二次吸附量分别达到首次吸附量的83.4%和和72.6%,具备较高的循环利用潜能。
[Abstract]:The adsorption capacities of 纬 - PGA to Cu ~ ( 2 + ) , Pb ~ ( 2 + ) and Cd ~ ( 2 + ) were determined to be up to 115mg / g , 1129mg / g and 301mg / g respectively .

【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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