微生物絮凝剂的研制及其对染料和重金属废水的处理研究

摘要

随着工业的迅速发展，染料被广泛应用，染料生产企业也日益增加。但随之而来的是大量含染料废水的产生，以及由此导致的各种环境污染问题。水体中重金属污染一直是国内外科研人员的主要研究方向之一。在工业和生活废水中，往往出现多种污染物同时存在的情况，例如染料废水中就同时存在染料和重金属，人们开始重视多种污染物的同时处理。利用微生物絮凝剂处理污染物是一种新颖而有效的水处理方法，国内外许多研究表明，它不仅能够处理染料污染，也能重金属污染。 本研究从环境中分离筛选出一株高效的絮凝剂产生菌B2，对其进行传代培养，发现该菌遗传稳定，所产生的絮凝剂传代絮凝活性保持在76％左右。对该菌进行形态学观察和生理生化试验，初步鉴定为动胶菌属(Zoogloea sp．)。 为了提高该菌的絮凝剂产量和絮凝活性，在分离筛选培养基的基础上优化了培养基成份，发现最佳碳源为葡萄糖，最佳氮源为酵母膏，无机盐搭配为K2HPO4、MgSO4、KH2PO4。新培养基成份使絮凝活性提高到90.67％。进一步研究絮凝条件，得出结论：最佳絮凝体系pH值为8.0，絮凝剂最佳投加量为2.0mL，絮凝活性提高到93.47％。研究微生物絮凝剂絮凝活性的一般方法是高岭土悬液试验，投加的并非絮凝剂纯品，而是培养液。对100mL培养液进行粗提，得到絮凝剂干制品0.07075g，使用干制品投加到高岭土悬液，絮凝活性提高到95.88％。 在微生物絮凝剂的研制基础上，利用该絮凝剂对六种染料进行脱色处理，结果表明：该絮凝剂对酸性染料和活性染料的处理效果较好，对盐基染料几乎没有效果。进一步研究酸性染料和活性染料的处理效果，发现最佳pH值为3.0。弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红B的最佳投加量为50mL，最大脱色率分别为93.85％和89.17％；弱酸性黄G的最佳投加量为40mL，最大脱色率为87.01％；活性黄3RS和活性红M—RB的最佳投加量为60mL时的最大脱色率分别为89.02％和72.19％。 对重金属pb2+的处理研究表明：该絮凝剂对重金属的去除符合离子交换原理，去除率随反应时间的延长而增大，絮凝剂官能团上的H+与pb2+发生离子交换。为了提高处理效率，测得最佳pH值为6.0，最佳投加量为30mL时，最大去除效率为68.72％。 在之前几个实验的基础上，本文开创性地首次使用絮凝剂对含染料弱酸性艳蓝RAW(AB80)和重金属Pb2+的混合溶液进行处理，结果表明：染料的存在抑制了微生物絮凝剂对重金属的处理效果。后续实验通过调整pH值和增加投加量使絮凝剂对两者的达到较好的效果。在pH为5.3，投加量为60mL时，AB80和pb2+的最大去除率分别达到82.98％和66.39％。 由于微生物絮凝剂本身的复杂性，目前学术界对微生物絮凝剂结构和组成的理论研究尚不充分，本论文对该絮凝剂处理染料和重金属的机理探讨不够，在今后的工作中，这方面的研究是微生物絮凝剂工业化生产和应用的重点和难点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1絮凝剂的种类与特点

1.2微生物絮凝剂的研究进展

1.2.1产絮凝剂的微生物

1.2.2微生物絮凝剂的种类、结构和组成

1.2.3微生物絮凝剂的絮凝机理

1.2.4影响微生物絮凝剂絮凝活性的因素

1.3重金属废水处理的研究进展

1.3.1化学法

1.3.2物理法

1.3.3生物法

1.4染料废水处理技术的研究进展

1.4.1传统处理方法的研究进展

1.4.2染料废水处理新技术

1.4.3微生物絮凝剂处理染料废水的研究现状

第2章微生物絮凝剂的研制

2.1引言

2.2实验材料与方法

2.2.1主要仪器

2.2.2菌种来源

2.2.3分离筛选培养基

2.2.4菌种分离

2.2.5絮凝活性的测定

2.2.6絮凝剂产生菌的筛选

2.2.7高效菌种的鉴定

2.2.8培养基成份的优化

2.2.9最佳絮凝条件的测定

2.2.10絮凝剂干制品的提取

2.3结果与讨论

2.3.1菌种分离和筛选

2.3.2菌种鉴定

2.3.3培养基成份对絮凝剂活性的影响

2.3.4絮凝条件对絮凝活性的影响

2.3.5絮凝剂干制品

2.4本章小结

第3章微生物絮凝剂对染料的脱色研究

3.1引言

3.2实验材料与方法

3.2.1主要仪器

3.2.2染料来源

3.2.3染料去除率测试方法

3.2.4脱色实验

3.2.5絮凝条件对去除率的影响实验

3.3结果与讨论

3.3.1染料的最大吸收波长

3.3.2染料的脱色率

3.3.3染料初始pH值对脱色效果的影响

3.3.3微生物絮凝剂投加量对脱色效果的影响

3.3.4 Ca2+的加入与染料脱色的关系

3.4本章小结

第4章微生物絮凝剂对重金属的处理

4.1引言

4.2实验材料与方法

4.2.1主要实验仪器

4.2.2实验药品

4.2.3重金属浓度和去除率的测定方法

4.2.4絮凝体系pH值对处理效果的影响

4.2.5絮凝体系接触反应时间对处理效果的影响

4.2.6投加量对处理效果的影响

4.3结果与讨论

4.3.1絮凝体系pH值对处理效果的影响

4.3.2反应时间对处理效果的影响

4.3.3微生物絮凝剂投加量对处理效果的影响

4.4本章小结

第5章微生物絮凝剂对染料—重金属联合处理

5.1引言

5.2实验药品

5.2.1染料

5.2.2重金属

5.4联合去除实验

5.4.1固定条件实验

5.4.2 pH值实验

5.4.3最佳投加量实验

5.5本章小结

结论

参考文献

附录A攻读学位期间发表的学术论文目录

致 谢