利用污泥残渣制备微生物絮凝剂的研究

摘要

微生物絮凝剂是一种天然有机高分子化合物，以其高效、无毒、不产生二次污染等特点，备受人们的关注。然而微生物絮凝剂的高制备成本限制了其大规模生产，因而降低生产成本是微生物絮凝剂工业化制备过程中急需解决的问题。本论文在论述近年来微t生物絮凝剂的研制开发现状的基础上，对以污泥残渣为原料，水洗方法制备微生物絮凝剂提取纯化条件、絮凝剂组成成分与性质、絮凝作用机理及应用进行了较为系统地研究与探讨。
　　 微生物絮凝剂制备过程中最佳制备条件为：以去离子水为溶剂，残渣悬液质量浓度100 g/L，处理方式为水洗方式，水洗次数为3次；最佳有机溶剂沉淀条件为3倍体积B沉淀，经测定，絮凝剂粗品产率为19.7 mg/g残渣。
　　 通过絮凝剂部分性质测定发现：该微生物絮凝剂具有良好的储存稳定性、热稳定性和pH稳定性。通过谱图分析和呈色反应得到该微生物絮凝剂的有效成分为多糖，絮凝剂，分子具有-OH、C=O、-COO-和酰胺基等较多活性吸附位点。
　　 絮凝剂对W悬浊液处理效果较好。其最佳条件为：pH值为5，絮凝剂投加量为3 mL，0.9moL/LI投加量为1.5 mL，W悬浊液浓度为4 g/L，温度20℃。最佳絮凝条件下，微生物絮凝剂对W悬浊液的絮凝率可达到96％以上。金属阳离子对絮凝剂的絮凝性能影响大小依次是：N>O>M>P>I>J>K>L。
　　 通过Zeta电位测定、氢键和离子键检测及絮凝剂结构分析结果表明，絮凝剂和W之间的结合力为氢键；絮凝机理为：微生物絮凝剂和W颗粒在絮凝剂的活性部位以氢键结合，再经过“架桥”作用絮凝沉淀。I则主要起压缩双电层，吸附电中和降低电动势的作用。微生物絮凝剂中的-COO-和OH使絮凝剂分子能够充分伸展，有效发挥架桥作用。
　　 微生物絮凝剂对染料废水的脱色能力较好；对土壤悬浊液有较高的除浊能力，而对U和V悬浮液除浊能力较低；对焦化废水和含磷废水处理效果不好。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述

1.1污泥的处理处置现状及存在的问题

1.1.1污泥的传统处理处置方法

1.1.2污泥的资源化利用

1.2微生物絮凝剂研究概况

1.2.1微生物絮凝剂的概念和特性

1.2.2微生物絮凝剂的种类

1.2.3微生物絮凝剂的成分

1.2.4微生物絮凝剂的机理

1.2.5影响微生物絮凝剂产生的因素

1.2.6影响微生物絮凝剂絮凝能力的因素

1.2.7微生物絮凝剂的提纯

1.2.8微生物絮凝剂的廉价制备

1.2.9微生物絮凝剂的应用

1.3微生物絮凝剂的发展方向

1.4主要研究目的和内容

1.4.1研究对象及目的

1.4.2研究内容

2实验材料和方法

2.1实验材料

2.1.1污泥残渣的来源

2.1.2实验仪器

2.1.3药品与试剂

2.2实验方法

2.2.1污泥常规指标的分析

2.2.2絮凝剂的制备方法

2.2.3絮凝率的测定方法

2.2.4水洗方法

2.2.5絮凝剂的定性鉴定

2.2.6微生物絮凝剂的溶解性测定方法

2.2.7絮凝过程Zeta电位的测定方法

2.2.8絮凝剂与W颗粒之间结合键的检验方法

2.2.9絮凝颗粒的形态分析方法

2.2.10絮凝过程的粒度分布测定方法

2.2.11絮凝实验方法

3微生物絮凝剂的制备与纯化条件的优化

3.1污泥残渣的常规分析

3.2微生物絮凝剂制备条件的优化

3.2.1污泥残渣悬浊液浓度对絮凝效果的影响

3.2.2污泥残渣悬浊液处理方式的优化

3.2.3水洗次数的优化

3.3絮凝剂提取纯化条件的考察与优化

3.3.1絮凝剂的提纯

3.4提取前后絮凝效果比较

3.5小结

4微生物絮凝剂性质及组成成分的初步分析

4.1微生物絮凝剂稳定性的研究

4.1.1储存稳定性的研究

4.1.2絮凝剂的热稳定性

4.1.3絮凝剂的pH稳定性

4.2微生物絮凝剂的外观和溶解性

4.3微生物絮凝剂组成成分初步分析

4.3.1谱图分析

4.3.2呈色反应

4.4小结

5微生物絮凝剂絮凝性能的研究

5.1 PH值对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.2絮凝剂投加量对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.3 W浓度对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.4搅拌条件对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.5沉降时间对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.6金属离子对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.6.1金属离子种类对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.6.2钙类化合物用量对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.7温度对微生物絮凝剂絮凝效果的影响

5.8正交试验

5.9小结

6微生物絮凝剂作用机理

6.1絮凝过程Zeta电位的测定

6.1.1 I作用于W悬液Zeta电位的变化

6.1.2微生物絮凝剂作用于W悬液Zeta电位的变化

6.1.3微生物絮凝剂和I同时作用于W悬液Zeta电位的变化

6.1.4微生物絮凝剂絮凝W悬液的电动特性

6.2絮凝剂与W颗粒之间结合键检验

6.3絮凝前后W颗粒形态变化

6.4红外光谱对机理的探讨结果

6.5粒度分布测定结果

6.6小结

7微生物絮凝剂的应用

7.1微生物絮凝剂对染料废水的脱色

7.1.1 pH对微生物絮凝剂脱色的影响

7.1.2 I的投加量对微生物絮凝剂脱色的影响

7.1.3絮凝剂的投加量对脱色率的影响

7.1.4染料浓度对脱色率的影响

7.2微生物絮凝剂对其它废水的处理

7.3小结

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢