新型生物吸附剂的制备及净化重金属污染水体的应用研究

论文摘要

本课题主要是进行新型生物吸附剂的制备及其净化重金属污染水体的应用研究。本文立足于重金属污染水体的国内外现状及研究现状,着眼于资源再生利用,采用取材容易的剩余活性污泥和淡水藻类作为生物吸附材料,以净化Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)污染水体为目标,进行固定化技术研究,制备出新型生物吸附剂,即固定化剩余活性污泥吸附剂、固定化淡水藻类吸附剂及共固定化泥藻类吸附剂,并系统的进行三种生物吸附剂净化两种重金属污染水体的研究,研究结果表明:三种生物吸附剂都能够有效的净化Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)污染水体,得出了三种吸附剂净化两种重金属离子的等温吸附模型,最大吸附量分别为;采用扫描电镜、红外光谱、X荧光光谱等分析手段,确定它们的吸附机理主要是络合、配位、无机微沉淀及离子交换机理;三种生物吸附剂以共固定化泥藻吸附剂最为有效。进一步采用不同的净化工艺,进行净化重金属污染废水和微污染水体,为本课题所研制的新型生物吸附剂推广到实际重金属污染水体治理提供了科学依据。同时也为生物治理其他重金属污染水体提供了佐证。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 我国水体中重金属污染现状
• 1.2 净化重金属污染水体国内外研究现状
• 1.2.1 传统净化重金属污染水体现状
• 1.2.2 生物净化重金属污染水体的研究现状
• 1.3 本论文的研究目的和主要研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 剩余活性污泥和淡水藻类的选育
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要仪器设备和试剂
• 2.1.2 剩余活性污泥和淡水藻类的来源
• 2.1.3 剩余活性污泥和淡水藻类的培养和驯化
• 2.1.4 剩余活性污泥和淡水藻类的预处理
• 2.1.5 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）实验
• 2.1.6 重金属离子浓度的测定及计算
• 2.1.7 泥、藻鉴定实验
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 剩余活性污泥的培养和驯化结果
• 2.2.2 藻类的培养和观察结果
• 2.2.3 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）实验
• 2.3 本章小结
• 第3章 固定化方法研究及新型生物吸附剂的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器和材料
• 3.1.2 用于固定化的剩余活性污泥和藻类的预处理
• 3.1.3 固定化方法的选择
• 3.1.4 最佳固定化方法中包埋载体材料的选择
• 3.1.5 聚乙烯醇（PVA）-海藻酸钠（Alg）固定化方法的优化
• 3.1.6 最佳固定化方法条件下固定化颗粒的制备
• 3.1.7 固定化颗粒稳定运行情况分析
• 3.1.8 固定化颗粒的宏观性状表征
• 3.1.9 吸附剂净化Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）污染水体的吸附实验
• 3.1.10 固定化颗粒的物理性能测试方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 固定化方法的确定
• 3.2.2 最佳固定化包埋方法的确定
• 3.2.3 聚乙烯醇（PVA）-海藻酸钠（Alg）固定化方法的优化
• 3.2.4 固定化颗粒稳定运行情况
• 3.2.5 固定化颗粒的宏观形态表征
• 3.2.6 固定化颗粒净化Pb（Ⅱ） 、Hg（Ⅱ）污染水体实验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 固定化 WAS 吸附剂净化 Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）污染水体研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要仪器设备和试剂
• 4.1.2 固定化WAS 吸附剂的制备
• 4.1.3 pH 值对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 4.1.4 温度对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 4.1.5 包埋量对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 4.1.6 干扰离子对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 4.1.7 固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 4.1.8 原水初始浓度对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）影响
• 4.1.9 固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 pH 值对吸附的影响
• 4.2.2 温度对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响分析
• 4.2.3 包埋量对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响分析
• 4.2.4 干扰离子对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响分析
• 4.2.5 固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 4.2.6 原水浓度对固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响分析
• 4.2.7 固定化WAS 吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 固定化淡水藻类吸附剂净化 Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）污染水体的研究
• 5.1 试验部分
• 5.1.1 主要仪器和试剂
• 5.1.2 固定化淡水藻吸附剂的制备
• 5.1.3 pH 值对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.1.4 包埋量对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.1.5 温度对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.1.6 干扰离子对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.1.7 固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 5.1.8 重金属初始浓度对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）影响
• 5.1.9 固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 pH 值对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.2.2 包埋量对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.2.3 温度对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.2.4 干扰离子对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 5.2.5 固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 5.2.6 重金属离子初始浓度对固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）影响
• 5.2.7 固定化淡水藻吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 5.3 本章小结
• 第6章 共固定化泥藻吸附剂净化重金属污染水体的研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 主要仪器和试剂
• 6.1.2 共固定化泥藻吸附剂的制备
• 6.1.3 pH 值对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.1.4 包埋量对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.1.5 温度对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.1.6 干扰离子对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.1.7 共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 6.1.8 原水初始浓度对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）影响
• 6.1.9 共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 6.1.10 重金属离子解吸实验
• 6.1.11 共固定化泥藻吸附剂的宏观形态表征
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 pH 值对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.2.2 包埋量对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.2.3 温度对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响分析
• 6.2.4 干扰离子对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响
• 6.2.5 共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动力学研究
• 6.2.6 原水初始浓度对共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）影响
• 6.2.7 共固定化泥藻吸附剂吸附Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的等温吸附模型研究
• 6.2.8 解吸试验结果
• 6.2.9 共固定化泥藻宏观形态表征
• 6.3 结论
• 第7章 新型生物吸附剂净化重金属污染水体的机理研究..
• 7.1
• 7.1.1 主要仪器和试剂
• 7.1.2 WAS 和淡水藻的微观结构表征
• 7.1.3 生物吸附剂的微观结构表征
• 7.1.4 生物吸附剂的红外光谱分析
• 7.1.5 生物吸附剂的X 荧光光谱仪分析
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 WAS 和藻类的的微观结构表征
• 7.2.2 生物吸附剂的微观结构表征
• 7.2.3 生物吸附剂的红外光谱分析
• 7.2.5 生物吸附剂的X 衍射仪分析
• 7.3 本章小节
• 第8章 共固定化泥藻生物吸附剂的应用
• 8.1 实验部分
• 8.1.1 主要仪器和材料
• 8.1.2 填充柱中固定化泥藻生物吸附剂净化Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）动态试验.
• 8.1.3 填充柱中生物吸附剂选择性吸附重金属离子的动态试验
• 8.1.4 联合填料用于重金属微污染水体小试试验
• 8.2 结果与讨论
• 8.2.1 填充柱中固定化泥藻生物吸附剂净化Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）试验结果.
• 8.2.2 固定化CA 球的选择吸附性能
• 8.2.3 联合填料用于重金属微污染水体小试试验
• 8.2.4 填充柱的解析
• 8.4 小结
• 第9章 结论与建议
• 9.1 结论
• 9.1.1 WAS 和淡水藻类的选育试验结论
• 9.1.2 固定化技术研究试验结论
• 9.1.3 固定化WAS 吸附剂净化重金属污染水体的研究
• 9.1.4 固定化淡水藻类吸附剂的制备及净化重金属污染水体的研究
• 9.1.5 共固定化泥、藻吸附剂的制备及净化重金属污染水体的研究
• 9.1.6 新型生物吸附剂净化重金属离子污染水体的机理
• 9.1.7 新型生物吸附剂应用于实际重金属污染水体
• 9.2 建议
• 参考文献
• 博士期间科研成果
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢