废啤酒酵母去除电镀废水中镉的试验研究

论文摘要

用微生物吸附重金属是一种从工业废水中去除重金属的有发展潜力的技术。本文选择来源广泛,成本低廉,而且无需培养的废啤酒酵母为吸附剂,以某电镀厂生产废水中的镉为吸附质,采用吸附—沉降法去除电镀废水中的镉,就吸附时间、废水的pH值、吸附温度、吸附剂用量、搅拌转数与废水中镉离子的吸附效果之间的关系,进行了系统的试验研究,同时,还采用水洗预处理后的废啤酒酵母作吸附剂,进行了对比试验研究,并且还借助于吸附剂的表面形态和亚显微结构、菌体微粒在不同pH值下的表面动电电位、菌体吸附重金属前后的红外光谱图、吸附前后溶液中游离的钾、钠、钙、镁离子的变化情况的测试结果,探讨了吸附剂对电镀废水中镉的吸附机理。试验结果表明,水洗废啤酒酵母的吸附能力优于废啤酒酵母。菌体对废水中镉的吸附均在10min内就达到动态平衡；废啤酒酵母吸附电镀废水中镉的最佳pH值为6.0,水洗废啤酒酵母吸附电镀废水中镉的最佳pH值为7.0；废啤酒酵母的最佳用量为16.25g/L,水洗废啤酒酵母的最佳用量为40g/L（湿重）；温度对其吸附效果影响较小,室温下即可实现有效吸附；菌体吸附电镀废水中镉的最佳搅拌转数为800r/min。水洗废啤酒酵母对电镀废水中的镉离子具有较好的吸附效果,当废水中镉离子的含量为26mg/L时,吸附率可达到97.21%,经过二、三次吸附后,废水中镉的浓度分别降到0.24mg/L、0.08mg/L,即能达标排放。利用水洗废啤酒酵母重复吸附电镀废水中的镉,经过6、7次后,镉的吸附率一直在60%以上。采用沉降法进行固液分离时,水洗废啤酒酵母对电镀废水中镉的去除效果比废啤酒酵母的去除效果好,沉降2.5h,去除率达94.63%。扫描电子显微镜和红外光谱分析结果表明,菌体表面是发生吸附的重要部位；菌体表面的官能团-OH、N-H、C=O、C-N、P-S等与镉离子发生络合是吸附的主要形式,此外还伴有离子交换吸附和静电吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 电镀废水的污染现状
• 1.1.1 镉的物理化学性质及其危害
• 1.1.2 重金属废水的危害
• 1.1.3 重金属废水污染的特点
• 1.2 电镀废水治理概况及治理方法
• 1.2.1 电镀废水治理概况
• 1.2.2 电镀废水的主要治理方法
• 1.2.2.1 化学法
• 1.2.2.2 电解法
• 1.2.2.3 吸附法
• 1.2.2.4 溶剂萃取分离法
• 1.2.2.5 膜分离法
• 1.2.2.6 离子交换处理法
• 1.3 生物吸附的研究进展
• 1.3.1 生物吸附剂的种类
• 1.3.1.1 藻类
• 1.3.1.2 细菌
• 1.3.1.3 真菌
• 1.3.1.4 其它生物吸附剂
• 1.3.2 生物吸附重金属的机理
• 1.3.3 影响生物吸附剂吸附性能的因素
• 1.4 生物吸附法处理重金属废水的研究进展
• 1.4.1 国内外生物吸附重金属离子的研究现状
• 1.4.1.1 国外生物吸附重金属离子的研究现状
• 1.4.1.2 国内生物吸附重金属离子的研究现状
• 1.4.2 研究展望
• 1.5 本课题的背景及研究内容
• 1.5.1 课题背景
• 1.5.2 本课题的研究内容
• 第二章 试验材料、仪器及方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 生物吸附剂
• 2.1.2 处理对象
• 2.2 试验药剂
• 2.3 试验仪器
• 2.4 试验流程
• 2.5 试验方法
• 2.5.1 废啤酒酵母的水洗预处理试验
• 2.5.2 吸附试验
• 2.5.3 沉降试验
• 2.5.4 化学修饰试验
• 2.5.4.1 化学修饰试验微生物吸附剂的制备
• 2.5.4.2 羧基官能团酯化
• 2.5.4.3 氨基官能团甲基化
• 2.5.5 浮选试验
• 2.6 分析检测方法
• 2.6.1 菌体表面动电电位测试
• 2.6.2 用于扫描电子显微镜测定的生物样品的制备
• 2.6.3 红外光谱测定
• 2.6.4 紫外光谱分析
• 2.6.5 糖的呈色反应
• 2.6.6 用于透射电子显微镜测定的生物样品的制备
• 2.6.7 金属离子分析方法
• 2.7 微生物形态观察
• 2.7.1 肝糖粒染色
• 2.7.2 脂肪粒染色
• 第三章 吸附试验研究
• 3.1 微生物吸附剂的性质研究
• 3.1.1 废啤酒酵母的表观形态
• 3.1.2 废啤酒酵母的扫描电子显微镜观察
• 3.1.3 水洗废啤酒酵母的透射电子显微镜观察
• 3.1.4 啤酒酵母菌的细胞结构
• 3.1.5 废啤酒酵母的染色
• 3.1.6 废啤酒酵母的光谱半定量分析
• 3.1.7 废啤酒酵母菌体表面的X射线能量分散光谱
• 3.1.8 废啤酒酵母的紫外光谱分析
• 3.1.9 废啤酒酵母的特征呈色反应
• 3.2 废啤酒酵母对电镀废水中镉的吸附—沉降试验
• 3.2.1 废啤酒酵母对电镀废水中镉的吸附规律研究
• 3.2.1.1 吸附剂的预处理
• 3.2.1.2 pH值对吸附效果的影响
• 3.2.1.3 吸附剂用量对吸附效果的影响
• 3.2.1.4 搅拌转数对吸附效果的影响
• 3.2.1.5 吸附温度对吸附效果的影响
• 3.2.1.6 吸附时间对吸附效果的影响
• 3.2.2 最佳试验工艺参数的确定
• 3.2.3 多次吸附试验
• 3.2.4 重复吸附试验
• 3.2.5 沉降试验研究
• 3.3 多离子体系的吸附效果及共存离子的影响
• 3.3.1 多元重金属离子体系的吸附效果
• 3.3.2 常见阳离子对吸附效果的影响
• 3.3.3 共存阴离子对吸附效果的影响
• 3.4 洗脱试验
• 第四章 吸附机理探讨
• 4.1 吸附前后菌体细胞表面形态分析
• 4.2 菌体细胞表面的X射线能量分散光谱
• 4.3 离子交换吸附机理
• 4.4 吸附前后水洗废啤酒酵母的红外光谱测定
• 4.5 表面络合机理
• 4.6 静电吸附机理
• 4.7 化学修饰试验研究
• 第五章 废啤酒酵母的综合利用
• 5.1 溶解相的研究
• 5.2 溶解相作为酵母菌培养基的研究
• 5.3 溶解相作为浮选抑制剂试验研究
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的文章
• 致谢