褐腐菌生物吸附剂去除水体重金属的应用基础研究

发布时间：2020-04-28 10:24

【摘要】： 本文以褐腐菌Lentinus edodes的固态发酵物为原料,制备了褐腐菌生物吸附剂。采用多种先进的技术手段,对该物质进行了结构鉴定;通过电位滴定和MATLAB模拟,对其在生物吸附过程中起作用的官能团进行了定性和定量分析。并将其应用于阴离子Cr(VI)和阳离子Pb~(2+)、Cd~(2+)的生物修复上,对吸附过程的影响因素及吸附机理进行了详细的探讨。生物吸附剂本身所含的物质性质,是决定该吸附剂吸附潜力的关键。本文通过扫描电镜、等离子体光谱分析、热重分析、13C核磁共振波谱分析、傅立叶红外变换光谱分析,对它进行物质结构的鉴定和元素含量分析。分析结果表明,褐腐菌生物吸附剂是一种富含真菌菌丝体的、以木质纤维素为主的生物质。木质素的结构单元是愈创木基。主要含量的元素是Ca、Si、K、Mg和P,重金属Cr和Pb的浓度都非常低。褐腐菌Lentinus edodes的固态发酵废物是富含纤维素、半纤维素和木质素的物质,其中:纤维素含量22.86%,半纤维素含量19.71%,木质素含量10.24%。结构官能团中的羟基、羧酸基和磷酸基在生物吸附过程中起非常重要的作用。为了解褐腐菌生物吸附剂对重金属的吸附潜力,分别采用了电位滴定方法和MATLAB数学软件计算的方法,对褐腐菌生物吸附剂的吸附官能团进行了定性与定量。电位滴定结果表明,在三个pH范围内存在着可以提供H+的官能团。结合傅立叶红外变换光谱,利用MATALB计算,褐腐菌生物吸附剂在吸附重金属方面存在的3个重要官能团,它们分别为0.44mmol/g的羧基(pKH5.00),1.38mmol/g的磷酸基(pKH7.32),以及1.44mmol/g的酚羟基(pKH10.45)。在褐腐菌吸附剂对含Cr(Ⅵ)废水的吸附研究方面,分别考察了时间、吸附剂的粒径、吸附剂用量、溶液pH值、氧化还原电位以及Cr(Ⅵ)的浓度对吸附效果的影响。并通过傅立叶红外变换光谱和能谱分析,对褐腐菌吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的机理进行了探讨。实验发现,褐腐菌吸附剂吸附Cr(Ⅵ)时,有部分Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ)。450μm的粒径是比较理想的粒径。随着吸附剂用量的增加,褐腐菌吸附剂对铬的吸附在逐渐增加,但被还原的三价铬却变化不明显。对铬的最大吸附量发生在pH4.0左右。随着pH继续增加,Cr(VI)去除量不断下降。pH在2.0以下,溶液中几乎不存在Cr(VI)。溶液的酸性越强,对应的氧化势越高, Cr(VI)被还原成Cr(Ⅲ)的量越多。在强酸性条件下,不论加入的Cr(VI)
【图文】：

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和咪唑等含氮和硫原子基团成键。硬金属一般形成离子键，而软金属一般形成共价键。在此基础上，根据原子特性和金属离子溶液化学性质将金属离子分为三类：亲氧、亲N-和S-及过渡类，如图1.1 所示。图 1.1 金属离子的特性分类图Fig. 1.1 Classify of metal characterization从热力学角度来考虑三种金属离子对水溶液中官能团的亲合性，可得出金属对生物体中常见官能团的选择性，如表1.6。表 1.6 生物体中常见官能团种类Table 1.6 Common functional groups in biomass亲A类金属离子的官能团其它的重要官能团亲B类金属离子的官能团F-、O2-、OH-、H2O、CO32-、SO42-、ROSO3-、NO3 、HPO42-、PO43-、ROH、RCOO-、(C= O )-、RORCl-、Br-、N3-、NO2-、SO3-、NH3、N2、RNH2、R2NH、R3N、=N-、-CO-N-R、O2、O2-、O22-H-、I-、R-、CN-、CO、S2-、RS-、R2S、R3AS生物吸附剂对金属的吸附亲和力大小决定了它的应用范围。图 1.2 中扁平且拖尾的柱吸附过程曲线是实际应用中所不希望的，因为它在吸附柱里浪费时间；而

曲线,吸附过程,吸附剂,吸附柱

吸附柱中两种吸附剂的吸附过程曲线比较
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X52

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