基于微藻的含铀废水生物处理技术研究

摘要

随着核科学的发展,放射性含铀废水的产生也越来越多,如对之不妥善处理,势必对生态环境和人类健康安全带来了极大的危害。传统的含铀废水处理技术存在药剂消耗量大、能耗高、处理效率较低及易产生二次污染等诸多局限性。而基于微藻生物吸附来处理含铀废水具有去除效率高、处理成本低、能量消耗少、无二次污染以及回收贵重金属等众多优点,拥有极其广阔的应用前景,受到了各国研究者的密切关注。
　　本文考察了12株不同微藻的生物质产量、吸附容量及其沉降性,通过综合评价,筛选出了一株适合吸附系统的优势藻种。探讨了培养模式的不同和藻细胞死活状态对优势藻种吸附铀离子的影响。系统的研究了溶液初始 pH值、吸附时间、藻粉投加量、温度以及溶液初始浓度等多种因素对优势藻种吸附铀离子能力的影响。拟合了三种等温吸附模型和四种吸附动力学模型对优势藻种的吸附过程进行分析。
　　实验结果表明:12株微藻中,小球藻ZSF吸附容量最高,为42.2 mg/g,并且还有着相对较高的生物质产量和沉降率,因此被确定为所筛选的优势藻种。比较了BG11和mBG11两种培养基培养出来的小球藻ZSF对铀离子的吸附能力,结果表明贫富营养对小球藻ZSF的吸附能力没有显著影响。比较了活体藻细胞和藻粉对铀离子的吸附能力,结果表明藻粉状态更适合小球藻ZSF吸附铀离子。小球藻ZSF吸附铀离子的最佳pH值为3?4,此时去除率维持在80％左右,吸附容量维持在20 mg/g。最佳吸附时间为60分钟,在5至60分钟这段时间内去除率和藻细胞的吸附容量迅速增加,60分钟后维持稳定。最佳藻粉投加量为20 mg,投加量从2.5 mg增加到20 mg时,去除率提高了63.3%,从20 mg增加到50 mg时,去除率仅上升了10.1%。温度从20℃上升到30℃,去除率从70.6%上升到了79.7%;而当温度从30℃上升到40℃,去除率没有显著的变化,都维持在80%左右。初始铀离子浓度从1 mg/L提升到50 mg/L,铀离子的去除率从91.0%降低到了29.6%,小球藻ZSF的吸附容量则从2.3 mg/g最高增长到了37.0 mg/g。通过吸附等温模型和吸附动力学模型对小球藻ZSF吸附铀离子的实验数据进行了拟合,通过比较和分析,确定Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型为最适模型,其R2分别达到了0.986和0.998。同时,还确定了该吸附过程为吸热反应且自发进行。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1概述

1.2传统放射性含铀废水处理方法

1.3基于藻类的放射性废水生物处理技术

1.4研究意义、研究内容与技术路线

第2章 材料和方法

2.1 材料

2.2 实验方法

2.3 吸附模型

第3章 优势藻种的筛选

3.1 前言

3.2 不同藻种的生物质产量

3.3 不同藻种对铀的吸附能力

3.4 不同微藻的沉降性

3.5 优势藻种的确定

3.6 本章小结

第4章 生长状态对微藻吸附能力的影响

4.1 前言

4.2 贫富营养对微藻吸附能力的影响

4.3 死活细胞对微藻吸附能力的影响

4.4 本章小结

第5章 小球藻ZSF吸附铀离子的研究

5.1 前言

5.2 吸附条件的影响

5.3 吸附等温线

5.4 吸附热力学

5.5 吸附动力学

5.6 本章小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 研究创新点

6.3 建议

参考文献

个人简历

致谢