PVA-SA复合水凝胶固定化铜绿微囊藻对Ni2+的吸附研究

摘要

近年来，随着水体富营养化的加剧，蓝藻水华周期性爆发产生大量的蓝藻，每年打捞的蓝藻数量庞大，无害化处理和资源化利用成了打捞蓝藻处理的技术瓶颈。本文利用生物固定化技术对铜绿微囊藻进行固定化处理，制得生物吸附剂；采用该生物吸附剂进行重金属Ni2+的吸附试验，研究Ni2+最佳吸附及解吸条件，为蓝藻的无害化资源化利用探索出一条新途径，为重金属离子的生物吸附技术提供了理论基础，在水环境的保护方面具有重要的实际意义。
　　主要研究成果如下：
　　（1）铜绿微囊藻生长曲线的测定。分别采用计数法、叶绿素法及光密度法对实验室条件下铜绿微囊藻的生长曲线进行了测定，并对三种测定方法的相关性进行了分析。研究表明，三种测定方法之间具有很强的相关性，一定条件下，可通过某一种指标来预测另外两种指标值。
　　（2）PVA-SA复合微囊藻球的研制。创新性地采用硼酸-硼砂两阶段固定化方法制备PVA-SA复合微囊藻球，综合研究了硼酸（H3BO4）、氯化钙（CaCl2）、硼砂（Na2B4O3?10H2O）、聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）等5个因素对藻球性能、固定化过程中PVA泄露及Ni2+去除效果等的影响。单因素实验结果表明，在以上各因素水平分别为3.5％、2.0%、3.0%、9.0%、1.0%时，成球效果、藻球性能较好，固化过程中PVA泄露量较小，Ni2+去除效率较高；单因素实验基础上采用中心复合设计（CCD）及响应面曲面分析方法对硼酸、氯化钙及硼砂三个因素进行研究，以Ni2+去除率为指标，最终确定三者用量分别为3.59%、2.21%、2.64%时Ni2+去除率最高。
　　（3）PVA-SA复合微囊藻球吸附Ni2+实验。综合研究了干球与湿球、藻球粒径、吸附剂用量、吸附体系温度、pH等对复合藻球吸附Ni2+的效果影响。研究表明，干球适用的Ni2+浓度范围更广，同条件下吸附效果优于湿球；吸附剂最佳用量在湿球4g/100mL（对应干球0.6g/100mL），到湿球2g/100mL（对应干球0.3g/100mL）之间；藻球粒径、吸附体系pH及温度分别为2.8mm、7.0、30℃时Ni2+的24h去除率和藻球的吸附容量较高。对复合藻球吸附Ni2+的吸附动力学模型和吸附等温模型研究发现，准二级动力学方程可以很好地描述复合藻球对 Ni2+的吸附过程，Langmiur等温模型拟合相关系数高达0.99898，模型可信度较高，说明复合藻球对Ni2+的吸附过程以化学吸附为主，Ni2+L复合藻球表面的吸附为单分子层吸附；Langmiur等温吸附模型预测得到复合藻球理论饱和吸附量为28.361mg/g。对藻球的解吸-复吸性能的研究表明解吸剂HCl用量0.1mol/L时，解吸时间45min可达到吸附平衡，复合藻球二次吸附仍有较高的吸附效率。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1 蓝藻的资源化利用

1.2 重金属污染

1.3 聚乙烯醇包埋固定化技术

1.4 研究内容及技术路线

1.5 本章小结

2 铜绿微囊藻生长曲线的测定

2.1 藻种来源及培养

2.2 生长曲线测定方法

2.3 铜绿微囊藻生长曲线

2.4 不同测定方法相关性分析

2.5 本章小结

3 PVA-SA复合微囊藻球的制备研究

3.1 材料及方法

3.2 PVA-SA复合微囊藻球制备条件实验设计

3.3 单因素实验结果与分析

3.4 响应曲面结果与分析

3.5 本章小结

4 PVA-SA复合微囊藻球吸附Ni2+的研究

4.1 材料与方法

4.2 吸附实验结果与分析

4.3 Ni2+的解吸及复吸

4.4 本章小结

5 结论和后续研究方向

5.1结论

5.2 存在的问题及后续研究方向

致谢

参考文献

附录 A．作者攻读硕士学位期间发表的论文