C2H5OH、NaOH和纳米TiO2修饰作用对面包酵母菌去除水中Cu2+的影响比较

论文摘要

随着冶金、电镀、制革、原子能发电等工业的迅猛发展,大量重金属离子被排放到环境中,引起严重环境污染和水资源危机。重金属废水一方面造成水资源的浪费,另一方面又影响居民的饮用水安全,其治理一直是世界环保领域的重大课题。因此,开展重金属废水处理技术研究对解决水资源危机,促进现代工业,特别是采矿、冶炼、电镀等行业的可持续发展具有重要的现实意义。在众多的处理方法中,由于生物吸附法具有效果好、投资小及运作费用低、易管理和操作、不产生二次污染等优点,日益受到人们的关注。另外,纳米材料作为颇受关注的一种新兴功能材料,具有诸多新异的物理化学性质,如大比表面积、高表面能和化学活性等。近年来将纳米材料用于处理重金属废水已逐渐成为国内外一个重要的研究领域。本实验将面包酵母菌经无水乙醇、氢氧化钠修饰后,用于含Cu2+废水的吸附处理。讨论了吸附时间、溶液pH值、Cu2+起始浓度、共存离子及洗脱条件等对三种吸附剂吸附能力的影响。结果发现在相同条件下Cu2+的吸附量遵循,氢氧化钠修饰菌＞乙醇修饰菌＞面包酵母菌,过程符合Langmuir等温吸附模型。另外,通过测试分析还表明,面包酵母菌主要依靠表面活性基团（羧基、羰基、羟基、氨基、酰胺基、磷酰基等）去除Cu2+。无水乙醇、氢氧化钠修饰作用增加了酵母菌表面活性基团数量及活性。洗脱实验显示,酵母菌对Cu2+的吸附以可逆吸附为主并不同程度地存在不可逆吸附。采用TiCl4液相水解法,制备粒径在40～80 nm的锐钛型纳米TiO2,分别在避光及紫外光照射条件下将自制纳米TiO2用于处理水中Cu2+。考察了处理时间、pH、Zeta电位等因素对Cu2+去除率的影响,得出了纳米TiO2在避光及紫外光照射条件下,最大Cu2+去除率分别为54.4%和68.2%。另外,紫外光照射还原性有机物（甲酸、甲醛、甲醇）还可不同程度地提高纳米TiO2对Cu2+的光催化还原率,但对Cu2+的吸附有抑制作用。共存阳离子对去除率影响存在较大差异。将自制纳米TiO2配合面包酵母菌制作复合吸附剂并用于Cu2+的吸附研究,发现复合吸附剂中纳米TiO2提高了面包酵母菌对Cu2+的吸附率,即面包酵母菌和纳米TiO2对Cu2+的吸附产生了协同作用。利用扫描电子显微镜、红外光谱、Zeta电位等仪器对复合吸附剂进行测试分析。结果表明,复合吸附剂中面包酵母菌与纳米TiO2主要依靠配位键、氢键相互结合,受静电吸引影响较小。同时,复合吸附剂的稳定性及TiO2的负载量与溶液中H+浓度有很大关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 重金属离子的去除方法
• 1.2.1 化学法
• 1.2.2 物理化学法
• 1.2.3 生物修复法
• 1.3 生物吸附剂的作用机理
• 1.3.1 氧化还原作用
• 1.3.2 吸收作用
• 1.3.3 离子交换作用
• 1.3.4 配位作用
• 1.3.5 无机微沉淀作用
• 1.4 影响生物吸附的主要因素
• 1.4.1 修饰作用的影响
• 1.4.2 pH值的影响
• 1.4.3 吸附时间的影响
• 1.4.4 重金属离子初始浓度的影响
• 1.4.5 温度的影响
• 1.4.6 共存离子的影响
• 1.4.7 吸附剂用量的影响
• 2H₅OH、NaOH修饰对面包酵母吸附Cu²⁺的影响比较'>第二章 C₂H₅OH、NaOH修饰对面包酵母吸附Cu²⁺的影响比较
• 2.1 引言
• 2.2 材料、仪器和方法
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 菌样的制备
• 2.2.4 实验分析方法
• 2.2.5 金属离子的测定条件
• 2.2.6 菌样的表征
• 2.3 实验结果与分析
• 2.3.1 时间对吸附的影响
• 2.3.2 pH对吸附的影响
• 2+浓度对吸附的影响'>2.3.3 初始Cu²⁺浓度对吸附的影响
• 2.3.4 洗脱实验
• 2.3.5 共存离子对吸附的影响
• 2.3.6 Zeta电位分析
• 2.3.7 SEM分析
• 2.3.8 FTIR分析
• 2.4 本章小结
• 2对Cu²⁺吸附和光催化还原的影响比较'>第三章 锐钛型纳米TiO₂对Cu²⁺吸附和光催化还原的影响比较
• 3.1 引言
• 3.2 材料、仪器和方法
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 2的制备'>3.2.3 纳米TiO₂的制备
• 3.2.4 实验分析方法
• 3.2.5 金属离子的测定条件
• 2的表征'>3.2.6 纳米TiO₂的表征
• 3.3 实验结果与分析
• 2表征'>3.3.1 纳米TiO₂表征
• 3.3.2 pH对去除率的影响
• 3.3.3 时间对去除率的影响
• 3.3.4 Zeta电位分析
• 3.3.5 有机物对去除率的影响
• 3.3.6 共存离子对去除率的影响
• 3.4 本章小结
• 2修饰对面包酵母吸附Cu²⁺的影响比较'>第四章 纳米TiO₂修饰对面包酵母吸附Cu²⁺的影响比较
• 4.1 引言
• 4.2 材料、仪器和方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 仪器
• 4.2.3 复合吸附剂的制备
• 4.2.4 实验分析方法
• 4.2.5 金属离子的测定条件
• 4.2.6 吸附剂的表征
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 SEM分析
• 4.3.2 FTIR分析
• 4.3.3 Zeta电位分析
• 2负载量测定'>4.3.4 纳米TiO₂负载量测定
• 4.3.5 pH对吸附的影响
• 4.3.6 时间对吸附的影响
• 4.3.7 共存离子对吸附的影响
• 4.3.8 解吸实验及复合吸附剂的稳定性
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录