非活性简青霉对水中重金属离子的去除实验研究

论文摘要

近年来生物吸附重金属的研究取得了很大进展,很多研究发现非活性微生物也可以吸附重金属离子,甚至比活菌的吸附效率更高。非活性微生物吸附重金属离子主要是由于细胞壁表面一些化学基团的络合、配位作用,与金属离子形成离子键、共价键。国内外都还少见将简青霉用于吸附废水中重金属离子的报道,且简青霉广泛的存在于土壤等自然环境系统中,所以选取非活性简青霉作为去除重金属离子的材料。目前,生物吸附研究主要集中在重金属阳离子的去除,而实际中也有许多剧毒金属以阴离子的形式存在,所以微生物对重金属阴离子的去除研究具有重要的现实意义,本实验就涉及到对Cr（Ⅵ）阴离子的去除研究。本课题主要围绕着简青霉去除水中重金属离子展开,研究了非活性简青霉在不同条件下对Pb2+、Cd2+和Cr（Ⅵ）的去除效果,并通过改变不同的实验条件,探究其中的机理。对阳离子Pb2+和Cd2+离子的吸附实验结果表明,非活性简青霉吸附Pb2+离子的最适pH值为5.0,吸附Cd2+离子时为3.0。简青霉对Pb2+离子和Cd2+离子的吸附均在4小时达到平衡,初始浓度均为50 mg/L,吸附量分别为36.65 mg/g和26.5 mg/g。溶液中共存离子的存在都会降低Pb2+离子的吸附量。简青霉对Pb2+离子的吸附符合Langmuir等温线模型,而对Cd2+离子的吸附都较为符合Freundlich等温线模型。1 mol/L HNO3对吸附有Pb2+离子和Cd2+离子的简青霉进行解吸,解吸率分别可达92.3%和88.5%。对Cr（Ⅵ）阴离子的去除实验结果显示,在pH 1.0～4.0范围内Cr（Ⅵ）去除率均能达到100%,去除速率随着pH降低而升高,且溶液中出现Cr（Ⅲ）。简青霉对铬的吸附作用较弱,预处理后菌体对铬的吸附均有加强,pH 4.0时,经1M HCl处理后的菌体总铬去除率达64.7%。简青霉去除Cr（Ⅵ）的机理是表面官能团参与的Cr（Ⅵ）还原,主要是羧基的作用。pH越大吸附作用越强,判断吸附的主要形态为阳离子Cr（Ⅲ）。共存的铜离子可能通过与铬盐结合促进Cr（Ⅵ）的还原,加快了Cr（Ⅵ）的去除速率。X射线光散射能谱（EDX）再次验证了铬吸附,离子交换作用是铬吸附的主要途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 水资源概况及水污染现状
• 1.1.2 重金属污染
• 1.1.3 铅、镉、铬的来源及危害
• 1.2 重金属废水处理方法
• 1.2.1 化学方法
• 1.2.2 物理化学方法
• 1.2.3 生物法
• 1.3 重金属的生物吸附
• 1.3.1 吸附及其类型
• 1.3.2 生物吸附材料
• 1.3.3 吸附材料的制备及预处理
• 1.3.4 生物吸附机理
• 1.3.5 影响生物吸附的因素
• 1.3.6 重金属离子的解吸
• 1.3.7 固定化技术的应用
• 1.3.8 生物吸附的前景
• 1.4 CR（Ⅵ）的生物处理
• 1.4.1 Cr（Ⅵ）的还原
• 1.4.2 Cr（Ⅵ）的微生物吸附
• 1.5 简青霉（PENICILLIUM SIMPLICISSIMUM）形态、结构及应用前景
• 1.5.1 简青霉的形态及结构
• 1.5.2 简青霉去除重金属的应用前景
• 1.6 本课题研究的目的和意义及内容
• 1.6.1 本研究的目的和意义
• 1.6.2 本研究的内容
• 2+ 和 CD²⁺离子实验'>第2章 简青霉（PENICILLIUM SIMPLICISSIMUM） 吸附 PB²⁺ 和 CD²⁺离子实验
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 菌种来源
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 生物吸附材料制备
• 2.2.4 金属溶液及试剂
• 2.2.5 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 非活性简青霉的电镜分析
• 2.3.2 简青霉生长曲线的测定
• 2.3.3 吸附实验
• 2.3.4 吸附模型
• 2+和Cd²⁺离子的解吸'>2.3.5 Pb²⁺和Cd²⁺离子的解吸
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 非活性简青霉的电镜分析
• 2.4.2 简青霉生长曲线
• 2.4.3 吸附剂用量的影响
• 2.4.4 溶液pH 值的影响
• 2.4.5 吸附时间的影响
• 2.4.6 共存离子的影响
• 2.4.7 转速的影响
• 2.4.8 吸附模型
• 2.4.9 解吸实验
• 2.5 结论
• 第3章 简青霉（PENICILLIUM SIMPLICISSIMUM）去除溶液中六价铬实验
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 菌丝球的培养及处理
• 3.2.2 金属溶液及试剂
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 Cr（Ⅵ）去除实验
• 3.3.2 铬的分析方法
• 3.3.3 X 射线光散射能谱分析（EDX）
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 溶液pH 值的影响
• 3.4.2 溶液pH 的变化
• 3.4.3 预处理的影响
• 3.4.4 不同培养时间的影响
• 3.4.5 共存离子的影响
• 3.4.6 X 射线能量散射光谱（EDX）分析
• 3.5 结论
• 3.6 机理探讨
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录