微生物絮凝剂对重金属Cd2+废水的处理研究

论文摘要

重金属废水是对环境和人类健康危害极大的污染物,随着人们对环保关注度的增加,对重金属废水处理的要求也日益严格。在重金属废水处理絮凝沉淀法中,微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的高分子絮凝剂,其具有易生物降解、对环境和人类无害等特点。目前我国在微生物絮凝剂处理重金属废水方面还未有深入研究,其主要是由于生产成本过高,在高浓度重金属废水中絮凝率偏低等原因。本文重点研究对象是从重金属污染区土样中筛选出的具高抗性产絮凝剂菌株,对其生长条件、培养基成分优化、絮凝性能影响因素及在重金属废水方面的实际应用等。本课题采用常规的筛选、分离、纯化方法,从株洲市石峰区清水塘工业区霞湾港重金属污染区域湘江畔污泥中分离筛选出8株产絮凝剂的菌株,复筛出2株具稳定遗传性且絮凝活性较高的微生物絮凝剂产生菌,分别命名为Ⅱ3和Ⅱ8。对菌株Ⅱ3和Ⅱ8进行pH、温度对生长量的影响实验及描绘出他们生长曲线。实验发现菌Ⅱ3和Ⅱ8的最佳生长温度分别为30℃、35℃,菌Ⅱ3最佳生长pH为7,而Ⅱ8为9,Ⅱ3和Ⅱ8生长量达到最大值的时间分别为48h和42h。通过单因子实验确定了菌Ⅱ3和Ⅱ8的最佳C源、N源和无机盐成分。菌Ⅱ3的最佳C源是葡萄糖、N源是脲,无机盐为CaCl2；菌Ⅱ8的最佳C源是蔗糖、N源是蛋白胨,无机盐为CaCl2。对菌Ⅱ3进行正交实验优化研究,确定了菌Ⅱ3产絮凝剂的最佳成分配比最佳培养基成分配比（ρ/gL-1）方案为：葡萄糖25、脲0.5、CaCl20.5、FeSO40.01。对菌Ⅱ3进行絮凝剂投加量、絮凝体系中促凝剂浓度、动力搅拌对絮凝效果影响等进行了研究。发现菌Ⅱ3产絮凝剂的最佳投加量分别为1.2mL/100mL高岭土悬液；絮凝体系中促凝剂浓度（1%的CaCl2溶液）加入量为5mL/100mL时MBFⅡ3的絮凝效果最好；在最佳絮凝条件下速度为300r/min搅拌30s后,100r/min搅拌2min,达到最优絮凝效果。同时对MBFⅡ3的性质进行初步鉴定,发现其主要絮凝活性成分存在于细胞外分泌物种,其热稳定性良好,经过初步鉴定得出该絮凝剂的主要活性成分为多糖和少量蛋白质。用MBFⅡ3对含重金属Cd2+溶液在多种条件下进行处理,实验得出：MBFⅡ3对含重金属Cd2+溶液去除的最佳pH值为7.0,投加量为20mL,处理20min时,可达到最大去除效率为68.2%。在进行两种金属联合去除实验时,发现Cd2+和Pb2+产生协同作用,同时作用时两种金属离子的吸附量均会增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 重金属污染现状
• 1.2 重金属废水处理技术的现状和趋势
• 1.3 絮凝剂的种类与特点
• 1.4 微生物絮凝剂
• 1.4.1 微生物絮凝剂的概念
• 1.4.2 微生物絮凝剂的种类
• 1.4.3 微生物絮凝剂的特点
• 1.4.4 微生物絮凝剂国内外研究现状
• 1.4.5 微生物絮凝剂的应用
• 1.5 存在的问题与发展趋势
• 1.6 课题研究目的、意义及主要研究内容
• 1.6.1 研究目的及意义
• 1.6.2 课题来源及主要研究内容
• 第二章 絮凝剂微生物的分离、筛选
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要实验设备
• 2.1.2 主要实验药品
• 2.1.3 样品来源
• 2.1.4 所用培养基
• 2.1.5 高岭土悬液
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 镉抗性菌种分离和耐受性测定
• 2.2.2 初筛和复筛
• 2.2.3 pH、温度对菌株生长的影响
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 镉抗性菌株筛选情况
• 2.3.2 复筛菌株的传代培养实验
• 2.3.3 pH、温度对菌株生长的影响实验
• 2.3.4 最佳生长条件下的生长曲线
• 2.4 小结
• 第三章 培养基成分的优化
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验方案的设定原理
• 3.1.2 培养基成分单因子实验方案
• 3.1.3 正交实验优化
• 3.2 实验结果分析
• 3.2.1 培养基C源对絮凝效果的影响
• 3.2.2 培养基N源对絮凝效果的影响
• 3.2.3 培养基无机盐对絮凝效果的影响
• 3.2.4 培养基成分的正交优化试验
• 3.3 小结
• 第四章 MBFⅡ3的絮凝影响因素及性质研究
• 4.1 实验设计
• 4.1.1 絮凝剂投加量对微生物絮凝剂絮凝效果的影响
• 2+浓度对絮凝效果的影响'>4.1.2 促凝剂Ca²⁺浓度对絮凝效果的影响
• 4.1.3 动力搅拌情况的影响
• 4.2 实验结果分析
• 4.2.1 絮凝剂投加量对微生物絮凝剂絮凝效果的影响
• 2+浓度对絮凝效果的影响'>4.2.2 促凝剂Ca²⁺浓度对絮凝效果的影响
• 4.2.3 动力搅拌情况的影响
• 4.3 微生物絮凝剂MBFⅡ3的性质研究
• 4.3.1 絮凝活性物质分布鉴定
• 4.3.2 热稳定性实验
• 4.3.3 絮凝活性物质的初步鉴定
• 4.3.4 絮凝剂MBFⅡ3与几种传统絮凝剂效果比较
• 4.4 小结
• 2+的絮凝实验'>第五章 MBFⅡ3对金属离子Cd²⁺的絮凝实验
• 5.1 实验设计
• 2+去除的影响'>5.1.1. pH对MBFⅡ3体系对Cd²⁺去除的影响
• 2+去除的影响'>5.1.2 絮凝剂投加量对Cd²⁺去除的影响
• 2+去除的影响'>5.1.3 絮凝反应时间对Cd²⁺去除的影响
• 2+浓度对Cd²⁺去除的影响'>5.1.4 絮凝体系的初始Cd²⁺浓度对Cd²⁺去除的影响
• 5.1.5 两种金属离子联合去除实验
• 5.2 实验结果分析
• 2+去除的影响'>5.2.1 pH对MBFⅡ3体系对Cd²⁺去除的影响
• 2+去除的影响'>5.2.2 絮凝剂投加量对Cd²⁺去除的影响
• 2+去除的影响'>5.2.3 絮凝反应时间对Cd²⁺去除的影响
• 2+浓度对Cd²⁺去除的影响'>5.2.4 絮凝体系的初始Cd²⁺浓度对Cd²⁺去除的影响
• 5.2.5 两种金属离子联合去除实验
• 5.3 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 建议
• 参考文献
• 附录A:攻读硕士学位期间的主要学术成果
• 致谢