细菌纤维素的制备及其对重金属离子的吸附性能研究

发布时间：2024-05-14 02:43

　　重金属是一类对生态环境危害极大的污染物,含重金属离子废水的处理一直受到人们的关注。目前,重金属废水处理技术主要有化学法、离子交换法、生物法和吸附法等。因吸附材料比表面积大,吸附能力强,适合处理水量大、含多种重金属离子的低浓度废水等优点,吸附法一直受到人们的广泛关注。然而,因吸附剂价格昂贵使其应用受到限制,开发廉价高效的新型吸附剂成为经济社会发展的迫切要求。本文以醋醅中分离纯化培养的木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus) Gyll为菌种,以玉米浆干粉为有机氮源发酵生产细菌纤维素(bacterial cellulose,简称“BC”)；同时基于醚化和接枝共聚改性原理,制得氨基磺酸铵-细菌纤维素(简称"ASBC ")和烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素(简称"al-AA-BC"),利用响应面分析法了优化制备过程。以Cd2+、Pb2+、Cu2+和Cr (Ⅵ)为对象,研究了BC、ASBC和al-AA-BC对重金属离子的吸附性能及机理。 研究结果表明,从醋醅中分离的菌种为醋酸杆菌属木醋亚种——木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus),命名为Gyl...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 细菌纤维素的研究现状
        1.2.2 重金属离子去除研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 细菌纤维素生产菌的筛选及产物分析
    2.1 试验仪器与材料
        2.1.1 试验仪器
        2.1.2 培养基组成
    2.2 试验方法
        2.2.1 细菌纤维素生产菌的分离和鉴定方法
        2.2.2 生成细菌纤维素的培养过程
        2.2.3 产物的分离与提纯
        2.2.4 产物的性质与结构分析
    2.3 细菌纤维素生产菌的分离和鉴定结果
        2.3.1 菌落形态特征
        2.3.2 菌株形态特征及革兰氏染色
        2.3.3 生理生化特征
    2.4 不同培养条件对细菌纤维素形态的影响
        2.4.1 静态培养
        2.4.2 动态培养
    2.5 产物的分离与提纯
    2.6 产物的性质与结构分析
        2.6.1 纯度分析
        2.6.2 持水性分析
        2.6.3 红外光谱分析
        2.6.4 扫描电子显微镜分析
        2.6.5 X射线衍射分析
    2.7 小结
第3章 静态发酵生产纤维素的条件优化及动力学研究
    3.1 试验方法
        3.1.1 三步发酵培养法
        3.1.2 BC产量测定
        3.1.3 静态发酵生产纤维素条件的优化
        3.1.4 发酵动力学研究
        3.1.5 玉米浆干粉缓冲能力研究
    3.2 静态发酵生产纤维素的条件优化结果
        3.2.1 玉米浆干粉中几种成分的含量测定
        3.2.2 单因素试验优化结果
        3.2.3 正交试验
    3.3 发酵动力学研究
        3.3.1 菌体生长动力学模型
        3.3.2 BC生成动力学模型
        3.3.3 底物消耗动力学模型
    3.4 玉米浆干粉缓冲能力研究
        3.4.1 纯玉米浆干粉溶液缓冲能力测定
        3.4.2 玉米浆干粉发酵培养基缓冲能力测定
        3.4.3 发酵过程中pH和BC产量监测
    3.5 小结
第4章 细菌纤维素对重金属离子的吸附性能
    4.1 试验仪器与材料
    4.2 试验方法
        4.2.1 吸附试验
        4.2.2 解吸试验
    4.3 BC对几种重金属阳离子的吸附性能
        4.3.1 pH对吸附效果的影响
        4.3.2 吸附时间对吸附效果的影响
        4.3.3 BC加入量对吸附效果的影响
        4.3.4 初始浓度对吸附效果的影响
    4.4 BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能
        4.4.1 pH对吸附效果的影响
        4.4.2 吸附时间对吸附效果的影响
        4.4.3 BC用量对吸附效果的影响
        4.4.4 初始浓度对吸附效果的影响
    4.5 解吸试验
    4.6 小结
第5章 氨基磺酸铵-细菌纤维素的合成及吸附性能研究
    5.1 试验仪器与材料
    5.2 试验方法
        5.2.1 环氧基细菌纤维素醚的制备
        5.2.2 氨基磺酸铵-细菌纤维素(ASBC)的制备
        5.2.3 吸附试验
        5.2.4 解吸试验
    5.3 环氧基细菌纤维素醚的制备及表征
        5.3.1 显著性影响因素的筛选
        5.3.2 最陡爬坡试验
        5.3.3 显著性影响因素的优化
        5.3.4 最佳合成条件的验证试验
        5.3.5 红外光谱分析
    5.4 ASBC的表征
        5.4.1 红外光谱分析
        5.4.2 X射线衍射分析
    5.5 ASBC对几种重金属阳离子的吸附性能
        5.5.1 pH对吸附效果的影响
        5.5.2 吸附时间对吸附效果的影响
        5.5.3 ASBC加入量对吸附效果的影响
        5.5.4 初始浓度对吸附效果的影响
    5.6 ASBC对Cr(Ⅵ)的吸附性能
        5.6.1 pH对吸附效果的影响
        5.6.2 吸附时间对吸附效果的影响
        5.6.3 初始浓度对吸附效果的影响
    5.7 ASBC的再生性能研究
    5.8 小结
第6章 烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素的合成及吸附性能研究
    6.1 试验仪器与材料
    6.2 试验方法
        6.2.1 烯丙基胺-细菌纤维素的制备
        6.2.2 烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素的制备
        6.2.3 al-AA-BC对重金属离子的吸附试验
        6.2.4 解吸试验
    6.3 al-AA-BC的制备试验
        6.3.1 al-BC的制备与表征
        6.3.2 al-AA-BC的制备与表征
    6.4 al-AA-BC对几种重金属阳离子的吸附性能
        6.4.1 pH对吸附效果的影响
        6.4.2 吸附时间对吸附效果的影响
        6.4.3 al-AA-BC用量对吸附效果的影响
        6.4.4 初始浓度对吸附效果的影响
    6.5 al-AA-BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能
        6.5.1 pH对吸附效果的影响
        6.5.2 吸附时间对吸附效果的影响
        6.5.3 al-AA-BC用量对吸附效果的影响
        6.5.4 初始浓度对吸附效果的影响
    6.6 al-AA-BC的再生性能研究
    6.7 小结
第7章 细菌纤维素吸附重金属离子的作用机理研究
    7.1 红外光谱分析
        7.1.1 吸附重金属的BC的红外光谱分析
        7.1.2 吸附重金属的ASBC的红外光谱分析
        7.1.3 吸附重金属的al-AA-BC的红外光谱分析
    7.2 吸附等温线
        7.2.1 吸附等温式
        7.2.2 BC对重金属离子的吸附等温线
        7.2.3 ASBC对重金属离子的吸附等温线
        7.2.4 al-AA-BC对重金属离子的吸附等温线
    7.3 吸附动力学
        7.3.1 吸附动力学模型
        7.3.2 吸附动力学研究
    7.4 吸附机理
        7.4.1 物理吸附
        7.4.2 化学吸附
    7.5 小结
第8章 结论
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3973080