趋磁细菌对贵金属离子的选择性吸附行为及溶液中金的回收研究

发布时间：2021-05-09 04:22

　　随着高新技术的迅猛发展,全世界对贵重金属的需求量越来越大,但其储量却十分有限。因此,含贵重金属废料的资源化和循环利用技术已成为国内外相关人士关注的焦点。本文对“选择吸附-高梯度磁分离”耦合工艺回收废水中金和铜的过程进行了系统的理论分析与实验研究。本文从污水处理厂活性污泥中筛选到一株趋磁性较强且对金属离子有较高吸附能力的菌株MTB-3,根据生理生化实验和16S20rDNA测序结果,确定出该菌种为Stenotrophomonas20sp.细菌,是该属一个具有趋磁特性的新菌种。实验确定了Stenotrophomonas20sp.20MTB-3在单元体系中对Au³⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的最佳吸附条件,进而考察了该菌在Au³⁺-Cu²⁺二元体系及Au³⁺-Cu²⁺-Ni²⁺三元体系中的吸附特性,并通过等温吸附特性及吸附动力学特性研究获得相应的吸附参数,结果表明菌体对多元体系中的Au³⁺具有优先选择吸附... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
    1.1 贵金属及其回收技术
        1.1.1 贵金属的应用及资源现状
        1.1.2 贵金属的回收处理技术
    1.2 生物吸附法回收贵金属
        1.2.1 生物吸附剂的种类
        1.2.2 生物吸附金属离子的影响因素
        1.2.3 微生物对金属离子的吸附模型
        1.2.4 生物吸附理论
    1.3 趋磁细菌的研究进展
        1.3.1 趋磁细菌的研究概况
        1.3.2 趋磁细菌的分离纯化
        1.3.3 趋磁细菌磁小体的特性与形成机制
    1.4 高梯度磁分离技术概述
        1.4.1 磁分离技术的研究进展
        1.4.2 高梯度磁分离技术的理论基础
        1.4.3 高梯度磁分离过程模型的研究进展
    1.5 本课题研究内容及意义
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验药品及仪器
    2.2 趋磁细菌的分离纯化
        2.2.1 采样与富集培养
        2.2.2 趋磁细菌的收集方法
        2.2.3 趋磁细菌的分离、纯化方法
        2.2.4 趋磁细菌的磁敏感性检测
        2.2.5 趋磁细菌的鉴定
    2.3 趋磁细菌对金属离子的吸附及脱附特性研究
        2.3.1 预处理方法对菌体吸附金属离子性能的影响
        2.3.2 菌体对Au~(3+)、Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附实验方法
        2.3.3 菌体的脱附实验方法
    2.4 生物吸附重金属机理的实验方法
        2.4.1 吸附过程中离子交换的分析方法
        2.4.2 吸附过程中表面络合作用的分析方法
        2.4.3 吸附过程中氧化还原作用的表征方法
    2.5 磁分离实验方法
    2.6 本章小结
第三章 趋磁细菌的分离纯化与鉴定
    3.1 趋磁细菌的富集培养及收集
    3.2 趋磁细菌菌株的分离纯化
    3.3 趋磁细菌菌株的吸附性能对比
    3.4 趋磁细菌菌株生长曲线的测定
    3.5 趋磁细菌菌株的鉴定
        3.5.1 菌株的革兰氏阴阳性测定
        3.5.2 菌株的生理生化实验
        3.5.3 菌株的16S rDNA 分子生物学鉴定
    3.6 本章小结
第四章 趋磁细菌对金属离子的吸附及脱附特性研究
    4.1 MTB-3 菌对贵重金属离子的吸附广普性研究
    4.2 MTB-3 菌对Au~(3+)、Cu~(2+)和Ni~(2+)的吸附特性
        4.2.1 预处理方法对菌体吸附金属离子性能的影响
        4.2.2 MTB-3 菌在单元体系中的吸附影响因素分析
        4.2.3 MTB-3 菌在多元体系中的优先选择吸附特性研究
        4.2.4 MTB-3 菌吸附金的优先性分析
    4.3 菌体的金属脱附研究
        4.3.1 不同脱附剂的脱附效果
        4.3.2 菌体的再生性能研究
    4.4 本章小结
第五章 趋磁细菌吸附贵重金属机理的研究
    5.1 静电引力作用
        5.1.1 静电引力作用分析
        5.1.2 分子动力学模型的构建
        5.1.3 分子动力学模型的算法
        5.1.4 模拟结果
    5.2 离子交换作用
    5.3 表面络合作用
        5.3.1 红外光谱法确定表面络合基团
        5.3.2 化学修饰法确定表面络合基团
        5.3.3 表面络合模型
    5.4 氧化还原作用
        5.4.1 菌体吸附Au~(3+)的透射电镜分析
        5.4.2 菌体吸附Au~(3+)的XRD 分析
        5.4.3 菌体吸附Au~(3+)的XPS 分析
    5.5 细菌吸附重金属离子微观模型
    5.6 本章小结
第六章 趋磁细菌吸附重金属离子的磁分离研究
    6.1 颗粒轴向捕集的饱和堆积模型
        6.1.1 颗粒的受力情况及被捕集条件
        6.1.2 颗粒轴向捕集饱和堆积模型的建立
        6.1.3 模型的校验
    6.2 现象学磁分离模型研究
        6.2.1 现象学磁分离模型
        6.2.2 模型的求解方法
        6.2.3 模型的校验
        6.2.4 模拟预测
    6.3 磁分离的细丝的电镜图
    6.4 本章小结
第七章 “选择吸附-高梯度磁分离”耦合工艺回收溶液中的金
    7.1 “选择吸附-高梯度磁分离”耦合工艺流程
    7.2 工艺条件
    7.3 结果与讨论
    7.4 本章小结
第八章 结论
参考文献
附录
发表论文和科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3176616