海藻酸钠-明胶-PVA包埋法固定化酵母菌吸附重金属研究

摘要

随着我国工业的快速发展，重金属污染的速度已日趋加快。如重金属铅、镉等具有较强的生物毒性，而这些重金属在正常环境下较为稳定，短时间内难以被降解。且这些重金属能通过食物链长期蓄积在生物体内，不易排出，对生物体造成较大的危害。传统方法处理重金属废水过程繁琐，易造成二次污染，而固定化微生物技术因具有吸附效率高、成本低廉等优点已成为研究重点。本文对海藻酸钠-明胶-聚乙烯醇固定化包埋酵母菌吸附重金属的能力进行研究。
　　根据固定化材料包埋条件标准（直径、密度、机械强度、传质性能）优化包埋条件，以固定化空白小球吸附铅、镉的能力为考核指标，通过正交试验研究海藻酸钠、明胶和聚乙烯醇最佳配比为海藻酸钠2％、明胶0.5％、聚乙烯醇2％，此条件下制各的固定化空白小球对铅、镉的吸附率分别为68.72％和66.35％。
　　采用最佳配比制得固定化酵母菌小球，扫描电镜分析，固定化酵母小球表面的褶皱以及内部的网状空隙都有利于微生物的生长，为固定化小球吸附重金属离子提供必要的基础。
　　以pH、重金属离子起始浓度、酵母菌用量、环境温度、吸附时间为控制因子，开展不同环境条件下固定化酵母菌吸附重金属试验研究。结果表明固定化酵母菌最佳吸附条件为pH=5、重金属起始浓度为120mg/L、酵母菌用量10g/L、温度25℃、时间120min。在最佳吸附条件下，分别使用固定化酵母菌小球、酵母菌、固定化空白小球吸附重金属铅、镉，结果表明固定化酵母菌小球吸附效果均优于酵母菌和固定化空白小球。
　　通过固定化酵母小球吸附Pb2+、Cd2+进行简单的机理探究，得出准二级反应动力学模型比准一级反应动力学模型更能很好的描述固定化酵母菌对Pb2+、Cd2+的吸附行为。准二级反应动力学模型拟合后的R2分别为0.9934、0.9977。Langmuir等温模型比Freundlich等温模型能更准确的描述固定化酵母菌对重金属铅、镉的吸附性能。Langmuir等温模型拟合后的R2分别为0.9914、0.9942。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属的概念

1．2 重金属废水污染现状

1．3 重金属的危害

1．3．1 铅的危害

1．3．2 镉的危害

1．4 重金属废水常用处理方法

1．5 微生物固定化技术

1．5．1 微生物固定化技术分类

1．5．2 微生物固定化技术的载体分类及优缺点

1．5．3 国内外微生物固定化技术处理重金属废水的研究

1．6 研究目的、意义及技术路线

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 研究内容

1．6．3 技术路线

第二章 固定化酵母载体的制备及条件优化分析

2．1 试验材料、设备

2．1．1 试验用微生物

2．1．2 主要仪器设备

2．1．3 试验试剂

2．2 试验方法

2．2．1 培养基配制、活化

2．2．2 固定化小球制备

2．2．3 固定化小球优化比例选取

2．2．4 正交试验设计

2．2．5 铅、镉吸附率测定

2．2．6 固定化酵母菌形态表征

2．3 试验结果与分析

2．3．1 优化比例选取

2．3．2 正交实验结果

2．3．3 固定化空白小球与固定化酵母小球形态表征

2．4 本章小结

第三章 固定化酵母菌吸附铅和镉试验研究

3．1 试验仪器

3．2 试验试剂

3．3 单因素试验

3．3．1 pH对吸附的影响

3．3．2 离子初始浓度对吸附的影响

3．3．3 酵母菌用量对吸附的影响

3．3．4 温度对吸附的影响

3．3．5 时间对吸附的影响

3．4 固定化酵母菌吸附重金属研究

3．4．1 试验方法

3．4．2 结果与分析

3．5 本章小结

第四章 固定化酵母菌吸附重金属的动力学及吸附平衡研究

4．1 试验仪器

4．2 试验试剂

4．3 试验原理

4．3．1 吸附动力学方程

4．3．2 吸附平衡研究

4．4 试验方法

4．4．1 吸附动力学试验

4．4．2 等温吸附试验

4．5 试验结果与分析

4．5．1 试验结果动力学分析

4．5．2 吸附平衡结果分析

4．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献