面包酵母基吸附剂的制备及对重金属和染料的吸附特性研究

发布时间：2022-11-07 17:22

　　现代工农业的快速发展在给人们带来良好物质基础和生活条件的同时,大量含重金属及染料的废水被排放到环境中,这两类污染物一般具有毒性大、难降解、易富集等特性,一旦被排放到环境中,会引起严重的水体污染,最终危害到生物体和人类的健康。因此,从根本上解决重金属及染料废水的处理问题己经迫在眉睫。在现有的污水处理方法中,微生物吸附法由于其操作简单、吸附效率高、不产生二次污染等特点,被广泛应用到含重金属及染料废水处理的过程。其中,面包酵母作为一种廉价、材料来源广泛、环境友好的微生物吸附剂,受到了很多环保工作者的普遍关注。然而,面包酵母（Baker’s yeast）作为一种生物吸附剂同样面临着机械强度差,吸附效率低等诸多问题,在一定程度上限制了其在废水处理中的应用。鉴于此,本文在对面包酵母的结构、物化性质、相关改性研究现状及应用到重金属和染料废水处理中的情况进行了充分文献调研的基础上,以面包酵母为基材,通过各种化学改性方法,制备了三种面包酵母基吸附材料。首先,通过Zeta电位仪、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱分析仪（XPS）等表... 

【文章页数】：196 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 重金属和染料废水的来源、特点及危害
        1.1.1 重金属废水的来源、特点及危害
        1.1.2 染料废水的来源、特点及危害
    1.2 国内外重金属及染料废水的处理方法
        1.2.1 沉淀法
        1.2.2 吸附法
        1.2.3 电化学法
        1.2.4 膜分离法
        1.2.5 生物法
    1.3 面包酵母
        1.3.1 面包酵母的结构和性质
        1.3.2 改性面包酵母在重金属和染料废水处理中的应用
    1.4 论文选题背景、意义及研究内容
        1.4.1 选题背景及意义
        1.4.2 主要研究内容
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料、试剂及仪器
        2.2.1 实验材料、试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 面包酵母吸附剂的预处理
        2.3.2 吸附实验
        2.3.3 金属离子及有机染料的测定
    2.4 表征方法
        2.4.1 Zeta电位测定
        2.4.2 FTIR分析
        2.4.3 SEM+EDS分析
        2.4.4 XRD和XPS分析
    2.5 吸附计算模型
        2.5.1 基本吸附计算公式
        2.5.2 吸附动力学模型
        2.5.3 吸附等温线模型
        2.5.4 吸附热力学模型
第三章 黄原酸化改性面包酵母的制备
    3.1 引言
    3.2 黄原酸化改性面包酵母制备单因素分析
        3.2.1 物料反应投加顺序的影响
        3.2.2 NaOH浓度的影响
        3.2.3 CS_2用量的影响
        3.2.4 预反应温度的影响
        3.2.5 预反应时间的影响
        3.2.6 主反应温度的影响
        3.2.7 主反应时间的影响
    3.3 响应曲面法优化制备XCBY
        3.3.1 PB设计分析
        3.3.2 最陡爬坡实验设计及分析
        3.3.3 RSM实验设计及结果分析
        3.3.4 黄原酸化改性面包酵母最优制备条件确定
    3.4 本章小结
第四章 黄原酸化改性面包酵母对重金属离子及染料的吸附特性及机制
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 黄原酸化改性面包酵母吸附剂(XCBY)对污染物的静态吸附实验及影响因素
    4.3 黄原酸化改性面包酵母吸附剂(XCBY)的表征
        4.3.1 SEM+EDS
        4.3.2 FTIR
        4.3.3 XRD
    4.4 黄原酸化改性面包酵母吸附剂(XCBY)对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性
        4.4.1 溶液pH对XCBY吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        4.4.2 吸附剂用量对XCBY吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        4.4.3 XCBY对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的动力学研究
        4.4.4 XCBY对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的等温线研究
        4.4.5 XCBY对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的热力学研究
    4.5 黄原酸化改性面包酵母吸附剂(XCBY)对MB的吸附特性
        4.5.1 溶液pH和吸附剂用量对XCBY吸附MB的影响
        4.5.2 XCBY对MB吸附的动力学研究
        4.5.3 XCBY对MB吸附的等温线研究
        4.5.4 XCBY对MB吸附的热力学研究
    4.6 黄原酸化改性面包酵母吸附剂(XCBY)对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和MB的吸附机制探讨
        4.6.1 SEM+EDS分析
        4.6.2 XRD分析
        4.6.3 FTIR分析
        4.6.4 XPS分析
    4.7 本章小结
第五章 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂的制备及对重金属离子和染料的吸附特性及机制
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与仪器
        5.2.2 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)的制备
        5.2.3 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)对污染物的静态吸附实验及影响因素
    5.3 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)的表征
        5.3.1 SEM+EDS
        5.3.2 FTIR
        5.3.3 XRD
    5.4 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性
        5.4.1 溶液pH对Y-β-CDP吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        5.4.2 吸附剂用量对Y-β-CDP吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        5.4.3 Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的动力学研究
        5.4.4 Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的等温线研究
        5.4.5 Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的热力学研究
    5.5 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)对MB的吸附特性
        5.5.1 溶液pH对Y-β-CDP吸附MB的影响
        5.5.2 吸附剂用量对Y-β-CDP吸附MB的影响
        5.5.3 Y-β-CDP对MB吸附的动力学研究
        5.5.4 Y-β-CDP对MB吸附的等温线研究
        5.5.5 Y-β-CDP对MB吸附的热力学研究
    5.6 交联面包酵母-β-环糊精聚合物吸附剂(Y-β-CDP)对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和MB的吸附机制探讨
        5.6.1 SEM+EDS分析
        5.6.2 FTIR分析
        5.6.3 XRD分析
        5.6.4 XPS分析
    5.7 本章小结
第六章 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂的制备及对重金属离子和染料的吸附特性及机制
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 试剂与仪器
        6.2.2 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)的制备
        6.2.3 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)对污染物的静态吸附实验及影响因素
    6.3 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)的表征
        6.3.1 SEM+EDS
        6.3.2 FTIR
        6.3.3 XRD
    6.4 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性
        6.4.1 溶液pH对X-Y-β-CDP吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        6.4.2 吸附剂用量对Y-β-CDP吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响
        6.4.3 X-Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的动力学研究
        6.4.4 X-Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的等温线研究
        6.4.5 X-Y-β-CDP对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的热力学研究
    6.5 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)对MB的吸附特性
        6.5.1 溶液pH对X-Y-β-CDP吸附MB的影响
        6.5.2 吸附剂用量对Y-β-CDP吸附MB的影响
        6.5.3 X-Y-β-CDP对MB吸附的动力学研究
        6.5.4 X-Y-β-CDP对MB吸附的等温线研究
        6.5.5 X-Y-β-CDP对MB吸附的热力学研究
    6.6 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和MB的吸附机制探讨
        6.6.1 SEM+EDS分析
        6.6.2 FTIR分析
        6.6.3 XRD分析
        6.6.4 XPS分析
    6.7 本章小结
第七章 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂在Cd(Ⅱ)-MB二元体系中的吸附特性及机制
    7.1 前言
    7.2 实验部分
        7.2.1 试剂与仪器
        7.2.2 黄原酸改性Y-β-CDP吸附剂(X-Y-β-CDP)的制备
        7.2.3 静态吸附实验
        7.2.4 数据分析方法
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 二元体系中Cd(Ⅱ)对MB吸附效果的影响
        7.3.2 二元体系中MB对Cd(Ⅱ)吸附效果的影响
        7.3.3 吸附等温线及吸附机制探讨
    7.4 本章小结
第八章 研究结论、创新点及展望
    8.1 研究结论
    8.2 研究创新点
    8.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的研究成果
附录B 攻读学位期间获得的荣誉和奖励
附录C 攻读学位期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]超积累植物修复重金属污染土壤的研究进展[J]. 杜俊杰,周启星,李娜,吴建虎.  贵州农业科学. 2018(05)
[2]氧化-螯合沉淀法处理碱性锌镍合金电镀废水[J]. 郭崇武,赖奂汶,陈康.  电镀与涂饰. 2018(03)
[3]TiO2光催化分离膜在水处理中的应用研究进展[J]. 黄云镜,唐丽梅,宋浩,李青松,于英民.  化工新型材料. 2018(02)
[4]纳米铜膜高效快速催化还原染料废水脱色[J]. 曹金,丁耀彬,唐和清.  环境工程学报. 2018(02)
[5]改进硫化物沉淀法处理氨羧配位剂电镀镉废水的研究[J]. 邵红艳,余海宁,熊小龙,刘定富.  电镀与环保. 2018(01)
[6]磁性Fe3O4纳米粒子的制备、功能化及在重金属废水中的应用[J]. 段正洋,刘树丽,徐晓军,解道雷,何昌华,王耀.  化工进展. 2017(05)
[7]偶氮染料废水处理技术的研究进展[J]. 董振,刘亮,郝艳,蒋继宏,刘伟杰.  水处理技术. 2017(04)
[8]聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的吸附性能[J]. 贺盛福,张帆,程深圳,汪伟.  化工学报. 2016(10)
[9]染料废水处理技术方法的研究[J]. 郭理想,阮海兴,陈伟东.  化工管理. 2016(19)
[10]组合膜分离技术资源化处理印染废水工艺的研究[J]. 张芸,王晓静,代文臣,刘冰,徐晓晨,杨凤林.  水资源与水工程学报. 2015(04)

博士论文
[1]壳聚糖改性材料制备及其对水溶液中重金属离子的吸附性能及机理研究[D]. 彭庆庆.湖南大学 2017
[2]新型海绵状改性壳聚糖复合材料的制备及其对废水中Pb（Ⅱ）的净化应用研究[D]. 王娜娜.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[3]石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究[D]. 杨晓霞.青岛大学 2016
[4]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[D]. 秦昉.长安大学 2016
[5]壳聚糖衍生材料制备及其对水中铅和酸性橙7的吸附机理研究[D]. 李婷婷.湖南大学 2016
[6]新型改性交联壳聚糖的制备及其对铜副族金属离子的吸附[D]. 曾淼.东北大学 2014
[7]化学改性生物吸附剂合成及其对重金属离子吸附行为研究[D]. 梁莎.中南大学 2012
[8]壳聚糖的修饰改性及其对重金属和染料的吸附行为研究[D]. 邢云.武汉大学 2009

硕士论文
[1]Fe3O4磁性纳米复合材料的制备及其对染料的吸附性能[D]. 潘薇.西北师范大学 2016
[2]赤泥制备含钛聚硅酸铝铁混凝剂及其应用研究[D]. 陈毛毛.内蒙古科技大学 2015
[3]酵母菌/壳聚糖纳米生物复合材料对废水中Cd2+/亚甲基蓝去除研究[D]. 夏运雪.四川农业大学 2015
[4]螯合—絮凝剂二硫代羧基化壳聚糖的制备及其捕集重金属性能研究[D]. 杜凤龄.兰州交通大学 2015
[5]载铁活性炭的制备及对P（V）的吸附性能研究[D]. 王正芳.南京大学 2011



本文编号：3704090