简青霉-生物炭联用去除废水中Cr(VI)、甲基橙、亚甲基蓝的研究

摘要

六价铬具有强烈的毒性，易被人体吸收而在体内蓄积，是已确认的致癌物之一。废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，对水生生物和微生物造成影响，不利于水体自净。微生物材料是一种经济、环保的材料，它对去除水体中的重金属和有机染料有很好的效果。生物炭具有高表面积、多微孔结构和表面官能团丰富等优良的特性，它对各种污染物的废水都有很好的吸附能力。在废水处理应用中，生物炭或活性炭常被应用做生物膜的载体。另外一种将生物炭或活性炭与微生物材料进行结合使用的方法是固定化，该方法最主要的问题是高分子化合物载体的花费和固定化步骤的繁杂。
　　本文采用简青霉菌丝球固定生物炭的方式，去除溶液中的六价铬、甲基橙和亚甲基蓝，测试了pH值、吸附剂用量、初始浓度、接触时间等因素的影响。结果表明，菌丝球固定生物炭不仅保留了两者的吸附能力，而且易于固液分离。扫描电镜结果表明简青霉菌丝能稳定截留粉末活性炭，同时保留了大量生物吸附的表面积。傅里叶变换红外分析表明官能团 O?H，N?H，C?H，C=O和C?OH参与了污染物去除反应。
　　六价铬、甲基橙和亚甲基蓝的吸附平衡时间分别为34 h，48 h和60 h。一系列实验结果表明，10 g菌丝球与0.2 g生物炭可以形成稳定的含炭菌丝球，而且具有良好的去除污染物的能力。六价铬的去除在 pH=2时能达到100％，而甲基橙的吸附最适 pH范围为5～6，亚甲基蓝在碱性条件下的吸附去除效果更好。准二级动力学模型与去除六价铬的实验数据拟合度最高。Freundlich等温模型比Langmuir等温模型更好地描述 Cr(VI)在含炭菌丝球上的吸附行为，但是Langmuir等温模型比 Freundlich等温模型更适合模拟含炭菌丝球对甲基橙和亚甲基蓝的吸附行为。

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第1章 绪论

1.1水体重金属污染与治理

1.1.1水体重金属污染概况

1.1.2水体重金属污染治理方法

1.1.3六价铬的来源、危害和去除方法

1.2染料与染料废水概述

1.2.1染料概述

1.2.2染料废水的来源与危害

1.2.3染料废水的处理方法

1.3微生物吸附法的研究概况

1.3.1微生物吸附剂简介

1.3.2微生物吸附法的特性及机理

1.3.3微生物去除六价铬、染料的研究进展

1.4生物炭吸附法的研究概况

1.4.1生物炭概述

1.4.2生物炭吸附法的特性及机理

1.4.3生物炭吸附六价铬、染料的研究进展

1.5论文的研究意义与研究内容

第2章 简青霉和生物炭联用去除水中六价铬的研究

2.1引言

2.2实验材料和方法

2.2.1主要试剂、仪器和设备

2.2.2菌种的来源和培养

2.2.3生物炭的制备

2.2.4含炭菌丝球的制备

2.2.5吸附实验

2.2.6铬的分析方法

2.3实验结果与讨论

2.3.1扫描电镜（SEM）分析

2.3.2傅里叶变换红外（FTIR）分析

2.3.3 吸附剂用量的影响

2.3.4 初始pH值的影响

2.3.5 六价铬初始浓度的影响

2.3.6 接触时间和动力学分析

2.3.7 吸附等温模型

2.4 本章小结

第3章 简青霉和生物炭联用去除水中甲基橙和亚甲基蓝

3.1引言

3.2实验材料和方法

3.2.1主要试剂、设备和仪器

3.2.2菌种的来源和培养

3.2.3生物炭的制备

3.2.4含炭菌丝球的制备

3.2.5吸附实验

3.3实验结果与讨论

3.3.1生物吸附剂形态特征

3.3.2接触时间对吸附的影响

3.3.3菌体和生物炭用量对吸附的影响

3.3.4 pH对吸附的影响

3.3.5吸附等温模型

3.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B 攻读硕士学位期间申请的发明专利