活性啤酒酵母吸附Cr（VI）的研究及机理探讨

摘要

随着工业的发展和人们生活水平的不断提高,水污染问题越来越严重,对处理后水质的要求也越来越高.生物吸附法是近年来新兴的一种水处理方法,以其原料来源丰富,品种多,成本低,吸附设备简单、易操作,速度快、吸附量大、选择性好,尤其在处理低浓度重金属水溶液时特别有效,并且可以回收贵重金属等优点,引起了国内外大量研究人员的重视,具有广阔的发展前途和应用前景.在后处理方面,用一般的化学方法就可以解吸生物体上吸附的金属离子,且解吸后的生物体可再次用于吸附.该课题研究了预处理、吸附时间、pH值、温度、菌龄、干扰离子、营养物质、吸附剂浓度等因素对活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响以及这些因素下吸附的最佳条件,并将活性啤酒酵母与非活性啤酒酵母的吸附行为进行了对比实验.进一步的实验将活性啤酒酵母进行驯化,然后进行吸附,实验证明吸附性能大大提高.经过一系列的实验,得出以下最佳吸附条件(摇床转速145r/min):用1％HCl预处理、吸附时间1小时、pH=2、温度越高吸附越好,常温可进行、24小时菌龄、水中常见离子干扰不大、营养物质的添加影响不大、吸附剂浓度越大吸附量越大,但是达到一定程度后不再增加、解吸率高,可用于二次吸附.对于驯化后的啤酒酵母,其吸附量较未经驯化的平均提高了20.39%,Langmuir等温吸附模型拟合的相关系数R<'2>=0.7702,说明活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的行为中存在主动吸附阶段.pH对驯化后啤酒酵母的吸附其曲线走势类似于未经驯化的,在pH=2时对50mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率达到了96.87%,pH在4~5之间去除率变化较大,pH>5后去除率降至50%左右.酯化与水解实验进一步证实了在吸附过程中细胞壁上各基团的作用.pH=2时,酯化后吸附效果下降,去除率降低12.5%,水解后会释放少量羧基,吸附率增大8.13%.pH=5时,酯化后吸附去除率上升43.08%,水解后下降15.29%.由此可推知啤酒酵母对Cr(Ⅵ)的吸附在pH=5时是羧基之外的其它基团起主要作用.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1生物吸附的研究进展

1.1.1生物吸附剂的种类

1.1.2生物吸附法的机理

1.1.3生物吸附法的影响因素

1.2课题背景意义及内容

1.2.1课题背景及意义

1.2.2本课题的研究内容

第2章含铬废水的处理现状和其他

2.1国内外处理含铬废水的常用生物方法

2.1.1还原性菌群的还原降解作用

2.1.2生物吸附法

2.2啤酒工艺中废弃酵母的出路

2.3铬及其主要化合物的物理化学性质

第3章实验材料及设备

3.1实验材料

3.1.1培养基

3.1.2啤酒酵母菌种米源

3.1.3试剂列表

3.2实验设备

第4章啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附行为的研究

4.1实验方法

4.1.1菌种

4.1.2实验所用菌体(吸附剂)的培养

4.1.3吸附剂含水率的确定

4.1.4 Cr(Ⅵ)的测定方法见附录

4.1.5测试方法

4.2未驯化啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

4.2.1预处理对吸附的影响

4.2.2吸附时间对吸附的影响

4.2.3 pH值对吸附的影响

4.2.4最佳pH值下浓度对吸附的影响

4.2.5温度对吸附的影响

4.2.6不同Cr(Ⅵ)浓度对吸附的影响

4.2.7菌龄对吸附的影响

4.2.8干扰离子对吸附的影响

4.2.9活性与非活性吸附剂的对比实验

4.2.10营养物质对吸附的影响

4.2.11吸附剂浓度对吸附的影响

4.2.12大麦麦芽汁培养基与小麦麦芽汁培养基扩培之吸附剂对比实验

4.2.13解吸与二次吸附

4.3驯化后啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

4.3.1啤酒酵母的驯化

4.3.2驯化后啤酒酵母对不同浓度Cr(Ⅵ)的吸附

4.3.3 pH值对驯化后啤酒酵母去除率的影响

4.4啤酒酵母吸附对吸附数学模型的拟合

4.4.1未驯化啤酒酵母生物吸附对Langmuir、Freundlich等温线的拟合

4.2驯化后啤酒酵母生物吸附对Langmuir、Freundlich等温线的拟合

第5章啤酒酵母对Cr(Ⅵ)生物吸附行为的机理探讨

5.1金属对生物分子的亲合性

5.2生物吸附机理的实验研究

5.2.1啤酒酵母的酯化

5.2.2啤酒酵母的水解

5.2.3吸附前、后与酯化、水解的啤酒酵母红外光谱分析

第6章结论

参考文献

致谢

附录