自絮凝酵母SPSC01对于Cr(Ⅵ)吸附的研究

摘要

生物吸附是指利用自然界中广泛存在的生物质材料的吸附作用，去除废水中存在的污染物特别是工业废水中的重金属离子的过程。与离子交换、沉淀等传统方法相比，在处理工业废水的过程中，尤其是当处理低浓度工业废水时，生物吸附法具有运行成本低、生物吸附剂回收处理简单、吸附效率高等优势。生物吸附法所具有的这些优势已经成为促进其发展并应用于重金属污染处理的主要因素，近年来，利用酵母细胞作为生物吸附剂来处理重金属废水污染的研究得到广泛开展。具有絮凝能力的细胞很容易与液相分离，这就为大规模处理操作提供了便利，但是目前关于絮凝细胞做生物吸附剂的研究还较少。 本文中，选取了一株具有絮凝能力的酵母菌株SPSC01作为生物吸附剂，并对其去除Cr（Ⅵ）的能力进行了研究。实验过程中，对溶液pH值、吸附平衡时间、初始Cr（Ⅵ）浓度，初始菌体浓度和温度等因素进行了考察。实验结果表明pH对于吸附过程影响显著，它不仅影响自絮凝酵母去除Cr（Ⅵ）的能力，同时还影响吸附平衡时间；在最适pH条件下（pH为2.0），30至40℃温度区间内，温度对于吸附过程几乎没有影响。实验过程中分别采取Freundlich和Langmuir两种吸附等温模型对实验数据进行了拟合，拟合结果得到对于以上两种不同的模型，其线性相关系数R2分别为0.9808和0.9836，这表明吸附过程中即存在单层吸附同时也存在复杂的多层吸附。用硝酸消化法测定菌体表面铬离子的存在形式，发现菌体表面的铬离子全部以三价铬的形式存在，因此可以证实，自絮凝酵母吸附六价铬的过程中存在着氧化还原反应将六价铬还原为三价铬。通过对吸附过程进行动力学研究，得到了一个能够准确描述自絮凝酵母吸附Cr（Ⅵ）过程的准二级反应动力学模型。

目录

文摘

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声明

1 绪论

1.1生物吸附剂的种类

1.1.1 细菌

1.1.2真菌

1.1.3藻类

1.1.4农林废弃物

1.2影响生物吸附过程的主要因素

1.2.1 pH值

1.2.2温度

1.2.3 吸附平衡时间

1.2.4共存离子

1.2.5代谢底物

1.2.6金属离子浓度

1.2.7菌体投加量

1.2.8其他因素

1.3生物吸附的机理

1.3.1 细胞外富集／沉淀

1.3.2细胞表面吸附／沉淀

1.3.3胞内吸附／沉淀／转化

1.4吸附平衡模型

1.4.1 Langmuir型和Freundlich型吸附模式

1.4.2 Redlich-Peterson吸附模式

1.4.3扩展Langmuir和Freundlich型吸附模式

1.5生物吸附动力学

1.6铬的危害

1.7酵母菌应用于生物吸附的形式

1.8本课题的研究内容及研究意义

1.8.1 本课题的研究内容

1.8.2本课题的研究意义

2 自絮凝酵母去除Cr(Ⅵ)的影响因素研究

2.1 引言

2.2实验材料与仪器

2.2.1微生物吸附剂的来源

2.2.2培养方法

2.2.3常用实验设备

2.2.4常用主要试剂的配制

2.3实验方法

2.3.1 Cr(Ⅵ)及总Cr测定方法、原理、步骤及干扰

2.3.2 pH对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.3.3 吸附平衡时间对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.3.4温度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.3.5初始铬离子浓度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.3.6初始菌体浓度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.3.7粒径对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4结果与讨论

2.4.1 pH对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4.2吸附平衡时间对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4.3温度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4.4初始铬离子浓度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4.5初始菌体浓度对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

2.4.6粒径对于自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响

3.4小结

3 自絮凝酵母对于Cr(Ⅵ)吸附的等温模型研究

3.1 引言

3.2实验材料与仪器

3.3实验方法

3.3.1 Cr(Ⅵ)及总Cr测定方法、原理、步骤及干扰

3.3.2吸附等温模型的拟合

3.4结果与讨论

3.4.1 Langmuir等温吸附模型

3.4.2 Freundlich等温吸附模型

3.4.3两种等温吸附模型的比较

3.5 小结

4 自絮凝酵母吸附Cr(Ⅵ)吸附动力学模型的研究

4.1 引言

4.2实验材料与仪器

4.3实验方法

4.3.1 Cr(Ⅵ)及总Cr测定方法、原理、步骤及干扰

4.3.2氧化还原机理的验证

4.3.3动力学反应级数的确定

4.3.4动力学模型的构建

4.4结果与讨论

4.4.1氧化还原机理的验证

4.4.2动力学反应级数的确定

4.4.3动力学模型的构建

4.5 小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢