小球藻对铀的吸附试验研究

论文摘要

现有含铀废水的传统处理方法大多不同程度的存在操作繁琐、运行成本高、易造成二次污染等缺点。近年来,细菌、藻类、植物在处理和回收废水中铀的应用潜力,受到人们的日益重视。生物技术是公认的一项很有前景的技术。本试验采用小球藻作为生物吸附剂,进行铀吸附的试验研究。首先测定了小球藻的生长曲线及其对铀的耐受性;考察了小球藻在吸附过程中的影响因素,包括pH值、藻浓度、U（Ⅵ）离子浓度。并在单一因素实验的基础上进行了正交实验;同时,对小球藻吸附铀的机理进行了基础性的动力学和热力学分析;最后对小球藻的抗逆性和铀的生物毒性进行了探讨。结果表明,小球藻在2天后开始进入对数期,10天后为衰亡期;在溶液中铀的浓度大于5.0mg/L时,小球藻生长明显受铀的抑制,但当溶液中铀的浓度低于5.0mg/L时,表现出了较好的耐受性;小球藻对铀的吸附随pH值和铀的初始浓度的增大而增大,当pH为6时吸附率达到最大值;温度和N/P的作用并不明显;初始铀浓度为3.4mg/L时,小球藻对铀的吸附率最大,达到72%。动力学和热力学实验结果表明,小球藻对铀的吸附行为符合拟二级速率方程,吸附速率在起始阶段较快,5分钟即达到吸附率的90%左右,越接近平衡速率越慢,相关系数0.97以上。Langmuir和Frendlich两种吸附等温式均有较好的相关性,但Langmuir等温式拟合效果更好些。抗逆性实验结果表明,在0.1-1.0mg/L浓度范围内时,随着铀浓度的提高,活性氧自由基的产生速率也随之增加且过氧化氢的活性也有所提高。计算得到铀抑制小球藻生长的96h-EC50为2.58mg/L,符合X2的精度要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 概述
• 1.1.1 放射性水中铀的来源和存在形式
• 1.1.2 放射性废水中铀的危害
• 1.2 含铀废水的传统处理方法
• 1.2.1 化学沉淀法
• 1.2.2 离子交换法
• 1.2.3 蒸发浓缩法
• 1.3 含铀废水的生物处理
• 1.3.1 国内外研究概况
• 1.3.2 生物吸附剂的种类和吸附方式
• 1.3.3 生物对铀的吸附机理
• 1.3.4 生物吸附U（Ⅵ）离子的影响因素
• 1.3.5 吸附的数学模型
• 1.3.6 微生物处理含铀废水的研究热点和发展趋势
• 1.3.7 课题研究的目的和意义
• 1.4 本章小结
• 第二章 试验材料和方法
• 2.1 藻种选择、藻种来源及特征
• 2.2 仪器及试剂
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 主要试剂
• 2.3 试验用品的制备
• 2.3.1 培养基的制备
• 2.3.2 测定方法
• 2.3.3 U（Ⅵ）浓度对小球藻生长的影响
• 2.4 单一因素对小球藻吸附U（Ⅵ）的影响
• 2.4.1 吸附条件试验
• 2.4.2 pH对吸附影响试验
• 2.4.3 温度对吸附的影响试验
• 2.4.4 U（Ⅵ）浓度对吸附的影响试验
• 2.4.5 吸附时间对U（Ⅵ）吸附量的影响
• 2.4.6 氮磷比（N/P）对吸附的影响
• 2.5 正交实验
• 2.5.1 最佳吸附吸附条件的确定
• 2.5.2 优化条件下小球藻对铀的去除
• 2.6 小球藻对铀的抗逆性
• 2-)产生速率的测定'>2.6.1 活性氧自由基(O^2-)产生速率的测定
• 2.6.2 过氧化氢酶（CAT酶）的测定
• 2.7 U（Ⅵ）离子对小球藻的毒性效应
• 2.7.1 培养方法
• 2.7.2 半效应浓度的确定
• 2.8 本章小结
• 第三章 吸附动力学和吸附热力学
• 3.1 吸附动力学
• 3.2 吸附热力学
• 3.2.1 吸附等温模型
• 3.2.2 不同pH值对小球藻吸附铀的热力学影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 试验结果与讨论
• 4.1 铀标准曲线绘制
• 4.2 藻的测定方法研究
• 4.3 小球藻生长特性的测定
• 4.4 藻对铀的耐受性试验
• 4.5 单一因素吸附影响试验
• 4.5.1 溶液pH值的影响
• 4.5.2 藻龄对U（Ⅵ）吸附效果的影响
• 4.5.3 U（Ⅵ）初始浓度的影响
• 4.5.4 温度对吸附的影响
• 4.5.5 N/P对吸附的影响
• 4.6 正交实验
• 4.6.1 正交实验结果
• 4.6.2 绘制因素与指标趋势图
• 4.6.3 优化条件下小球藻对废水中U（Ⅵ）的吸附结果
• 4.7 小球藻对离子U（Ⅵ）离子的生理应答
• 6+浓度下小球藻活性氧自由基的测定结果'>4.7.1 不同U⁶⁺浓度下小球藻活性氧自由基的测定结果
• 6+浓度下对小球藻过氧化氢酶的测定结果'>4.7.2 不同U⁶⁺浓度下对小球藻过氧化氢酶的测定结果
• 4.8 U（Ⅵ）离子对小球藻的毒性效应
• 50'>4.8.1 铀抑制小球藻生长的96h-EC₅₀
• 2检验'>4.8.2 剂量反应方程的X²检验
• 4.9 动力学分析
• 4.9.1 吸附平衡时间的测定
• 4.9.2 吸附时间的影响
• 4.9.3 吸附动力学方程
• 4.10 热力学分析
• 4.10.1 U（Ⅵ）在小球藻上的等温吸附特性
• 4.10.2 不同pH值下的吸附等温线
• 4.11 吸附机理分析
• 4.12 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 参考文献
• 附录
• 成果目录
• 致谢