多孔材料与微生物结合去除废水中重金属的研究

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重。如重金属镉、汞、铅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。这些重金属能长期蓄积在生物体内，不易排出可通过食物链对人体健康造成更大的潜在危害。因此，如何有效的处理工业重金属污染废水已成为环境工程领域一个亟需解决的问题。在全面综述生物吸附材料在吸附重金属的理论和技术基础上，本文对多孔材料和酵母工程菌在吸附和联合吸附镉、汞、铅等重金属离子的能力进行多组研究。
　　首先用多孔材料活性炭、天然沸石、蒙脱石来分别对含不同浓度的镉、铅、汞重金属废水进行吸附试验，通过对吸附结果进行分析发现:活性炭对汞的吸附效果最好，天然沸石对铅的吸附效果最好，蒙脱石对镉的吸附效果最好，并确定在试验浓度范围内，多孔材料对镉、铅、汞离子的吸附都能符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程.式，吸附拟合性很好。
　　其次，本试验选用对重金属具有较强吸附能力的酵母工程菌，通过试验确定出酵母工程菌对镉、铅、汞重金属混合废水的吸附的最佳条件参数:初始pH值、吸附时间、重金属离子初始浓度、酵母工程菌用量等。实验结果表明:pH值为4.0时对镉、铅、汞重金属离子的去除效果最佳，在30分钟左右均达到吸附平衡状态;酵母工程菌在用量为4g时对重金属废水的吸附效果最佳。且酵母工程菌的吸附过程符合准二级动力学模式，有很好的拟合效果。
　　由于游离的菌种处理重金属废水的稳定性较差，且处理周期较短、效果并不理想，因此，本文运用固定化微生物技术，将酵母工程菌与多孔材料结合共同处理含镉、铅、汞的重金属废水。试验以后，我们发现蒙脱石与酵母工程菌结合去除废水中重金属的效果最佳，对汞和铅的去除效率可达到95％以上。比单独运用多孔材料吸附和酵母工程菌去除重金属的效率提高了很多。并用准二级动力学模式对联合吸附过程进行分析，建立了准二级动力学模型，经验证在一定时间范围内，此模型能够满足蒙脱石与酵母工程菌结合去除重金属废水的模拟预测要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及研究现状

1．1．1 重金属废水的来源及特点

1．1．2 重金属的危害现状

1．1．3 重金属废水治理的研究趋势

1．2 多孔材料吸附重金属废水的研究

1．2．1 多孔材料吸附重金属的机理

1．2．2 多孔材料处理重金属的研究现状

1．3 微生物处理重金属废水的研究

1．3．1 国内外对微生物处理重金属的研究

1．3．2 基因工程菌的出现

1．3．3 基因工程菌处理重金属废水的研究现状

1．3．4 多孔材料和微生物结合处理重金属废水的研究现状

1．4 论文研究目的、意义、及技术路线

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究意义

1．4．4 研究的技术路线

第二章 多孔材料对Cd2+、Pb2+、Hg2+吸附的试验研究

2．1 试验所用材料和仪器

2．1．1 试验所用材料

2．1．2 试验所用仪器

2．2 试验步骤

2．3 试验装置

2．4 试验结果

2．5 试验吸附过程的平衡分析

2．5．1 吸附平衡的相关理论依据

2．5．2 活性炭试验数据分析

2．5．3 天然沸石试验数据分析

2．5．4 蒙脱石试验数据分析

本章小结

第三章 酵母工程菌对Cd2+、Pb2+、Hg2+吸附的试验研究

3．1 试验所用菌株和培养基

3．1．1 酵母工程菌

3．1．2 培养基的配置

3．2 试验主要设备和试剂

3．3 试验主要内容

3．4 试验步骤与方法

3．4．1 初始pH值对混合废水吸附的影响

3．4．2 吸附时间对混合废水吸附的影响

3．4．3 Cd2+、Pb2+、Hg2+的初始浓度对混合废水吸附的影响

3．4．4 酵母工程菌的用量对混合废水吸附的影响

3．5 试验结果与分析

3．5．1 初始pH值对混合废水吸附的影响

3．5．2 时间对混合废水吸附的影响

3．5．3 Cd2+、Pb2+、Hg2+的初始浓度对混合废水吸附的影响

3．5．4 酵母工程菌的用量对混合废水吸附的影响

3．6 酵母工程菌吸附Cd2+、Pb2+、Hg2+的动力学研究分析

3．6．1 吸附动力学

3．6．2 试验结果动力学分析

本章小结

第四章 多孔材料与酵母工程菌结合去除Cd2+、Pb2+、Hg2+废水的研究

4．1 试验材料

4．2 试验设备及药品

4．2．1 试验主要试剂

4．2．2 试验填料和主要仪器设备

4．3 试验方法

4．3．1 酵母工程菌液的制备

4．3．2 麦氏液体培养基的配置

4．3．3 重金属废水的配置

4．3．4 试验条件

4．3．5 试验方法和步骤

4．4 试验结果分析

4．5 联合吸附结果动力学分析

4．5 联合吸附结果动力学模型验证

4．6 结果对比分析

4．6．1 多孔材料与联合去除重金属离子效果的比较

4．6．2 酵母工程菌与联合吸附重金属离子效果的对比

结论与建议

结论

建议

致谢

参考文献