酵母基改性生物吸附剂的制备及其处理染料废水性能评价

发布时间：2020-11-21 22:47

　　 随着染料生产和消费工业的迅速发展,染料废水的排放给自然环境及人类健康带来严重威胁,寻求安全高效的染料废水处理方法成为迫切需要。针对染料废水处理问题,本文选取酵母菌作为主体,尝试利用多种材料对其进行改性,制备出一系列酵母基复合生物吸附剂,对其进行表征并评价其处理染料废水的性能。(1)研究了酵母菌对直接蓝71与藏红T的吸附特性,结果表明,酸性条件有利于直接蓝71的吸附,中性条件有利于藏红T的吸附;平衡吸附量随溶液初始浓度增大而增大,随吸附剂投加量的增加先增大后减小。准一级与准二级动力学方程均能较好地描述吸附过程;吸附符合Langmuir等温模型与Freundlich等温模型;热力学分析表明吸附为自发的吸热过程。(2)制备了壳-核结构的聚多巴胺(PDA)@酵母复合微球,SEM表征结果表明,PDA@酵母保持了酵母细胞的原始形状,PDA均匀裹覆于酵母细胞表面。对PDA@酵母微球的静态吸附特性研究表明,酸性条件有利于直接蓝71的吸附,碱性条件有利于藏红T的吸附;平衡吸附量随溶液初始浓度增大而增大,随吸附剂投加量的增加先增大后减小。准一级与准二级动力学方程均能较好地描述吸附过程;吸附符合Langmuir等温模型与Freundlich等温模型;热力学分析表明吸附为自发的吸热过程。(3)在单因素实验的基础上对静态吸附实验进行了响应面优化,结果表明,对于酵母菌与PDA@酵母的吸附过程,均是pH值影响最大,溶液初始浓度次之。酵母菌吸附直接蓝71的预测最佳条件为pH=2,C0=50 mg/L,m=0.5 g/L;酵母菌吸附藏红T的预测最佳条件为pH=7.11,C0=50 mg/L,m=0.72 g/L;PDA@酵母吸附直接蓝71的预测最佳条件为pH=4,C0=50 mg/L,m=0.56 g/L;PDA@酵母吸附藏红T的预测最佳条件为pH=9.44,C0=50 mg/L,m=0.56 g/L。(4)通过一步水热法制备了CdS@酵母复合微球,表征结果证实了CdS纳米粒子成功地负载于酵母细胞表面,CdS@酵母呈现出明显的覆盆子形态。在水溶液中CdS@酵母具有良好的悬浮性能,且在中性条件下其表面带有负电。FT-IR分析表明,CdS@酵母的形成与酵母表面的官能团有关。光催化实验表明CdS@酵母复合微球可以有效去除亚甲基蓝,在脱色过程中酵母的生物吸附作用与CdS的光催化作用发生耦合。(5)研究了CdS@酵母复合微球对亚甲基蓝的固定床吸附特性,结果表明低溶液浓度、低流速、高床层与高pH值有利于吸附;BDST模型、Thomas模型与Yoon-Nelson模型均能较好地描述吸附过程。CdS的光催化性能使得CdS@酵母具有良好的再生能力。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X788;O647.3
【部分图文】：

长安大学博士学位论文后得到 CNTs@AC 复合微球，研究表明该复合微球对 VB12 具有恒等[52]通过静电自组装法制备了壳-核结构的CNTs@CaCO3复合对菲的吸附特性，结果表明，随着 CNTs 负载量增加，复合微球增大。郑佩等[53]通过静电自组装技术制备了 TiO2@MWCNTS 复明该复合吸附剂对盐酸四环素具有良好的吸附性能。在废水处理中的应用是一种单细胞真菌，属于高等微生物，包括子囊菌、担子菌和类菌种类有 1000 多种。酵母无害，并且容易生长，广泛存在于自体中、土壤中、人与动物体内都有酵母存在。酵母菌是一种兼性境还是无氧环境，酵母菌都能生存。

图 1.2 酵母细胞壁结构示意图Fig.1.2 The structure diagram of yeast cell wall手段的不断进步，酵母菌的利用形式也越来越多样，包括未化学修饰酵母、改性酵母、基因工程酵母、突变酵母等。其用较多的，是以酵母为主体，将其他材料负载于表面，合成是因为：1）酵母表面含有大量官能团，可以通过简单的静电化剂相结合；2）酵母细胞的密度接近于水的密度，使得催化有较好的悬浮性，有利于吸附或催化的进行；3）酵母细胞表 值改变，因此可以利用静电自组装法完成与催化剂的结合过程基的复合材料具备酵母菌的优良吸附性能，对废水处理效果更备了草莓结构的 TiO2@酵母吸附剂，并研究了其对亚甲基蓝的Fe3O4修饰面包酵母，并研究了其对甲基紫的吸附性能。张彬等[6行表面修饰后的面包酵母对直接蓝染料的吸附性能良好。佟蜜

图 2.2（a）酵母的光学图片和（b）SEM 表面分析Fig. 2.2(a) Optical image and (b) SEM image of yeasts2.3.2 酵母菌 FT-IR 图谱ac105010371044165116441651292729273290光率透a 中性酵母b 酸性酵母c 碱性酵母33093297b
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本文编号：2893718