磁场—趋磁细菌处理含贵金属离子废液的研究

摘要

随着电子、信息和化工等领域的快速发展，贵金属的应用愈来愈广泛，其使用量逐年大幅度增加，含贵金属的废料量也随之快速增加。因此从废弃物中回收贵金属的研究具有深远的经济和社会效益。 为了探索贵金属离子的生物吸附机理及其选择性富集机理，并为下一步从富集生物载体中回收贵金属打下基础，本文采用磁场-趋磁细菌复合工艺，对趋磁细菌处理含贵金属离子废液进行了深入研究。在研究过程中本文首次采用了两级复合工艺组合的形式对二元金属离子体系的竞争吸附进行了初步研究，为日后普通金属离子循环强化吸附贵金属离子工艺过程的开发和研究提供部分实验研究储备。 研究过程中先对从污水处理厂取回的活性污泥按照趋磁细菌的培养基进行富集培养，再通过趋磁收集器收集，经实验验证收集到的菌中94.7％为趋磁细菌。利用所得到的趋磁细菌，对单一贵金属离子吸附过程进行了详细的实验研究。确定了趋磁细菌对Pd2+、Au3+、Pt4+、Ag+四种贵金属离子的最佳吸附条件，包括温度、pH值、菌量、初始贵金属离子浓度及吸附时间等。另外，研究表明各吸附过程均遵循准一级动力学方程和Langnmuir吸附等温模型。 在对趋磁细菌吸附单一贵金属离子过程的研究基础上，对Pd-Al、Au—Cu和Au—Cu—Ni多元贵金属离子体系进行了实验研究。研究结果表明，趋磁细菌对贵金属离子的吸附量远大于对其它普通金属离子的吸附量，说明在多元体系中，趋磁细菌对贵金属离子有良好的选择吸附性。 在静态分离实验中，利用多悬丝分离器，主要考察了不同磁场强度和不同时间对分离过程的影响，研究表明，磁场强度越大，分离时间越长，对吸附了贵金属离子的趋磁细菌的分离效果越好。 最后根据此前得到的最佳操作条件，应用复合工艺流程连续处理含贵金属离子废液。通过二次吸附、二次分离工艺，在实现分离器出水达到排放标准的同时，逐级分离出贵金属离子及普通金属离子，可对分离出的菌体作进一步金属回收处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1贵金属简介

1.2贵金属资源

1.3贵金属二次资源的回收

1.3.1金的回收

1.3.2银的回收

1.3.3铂族金属的回收

1.4生物吸附法回收贵金属

1.4.1金属的微生物吸附

1.4.2生物吸附法的优点

1.5趋磁细菌的研究进展

1.5.1磁特性和运动特性

1.5.2分类和分布

1.5.3培养方法

1.6高梯度磁分离技术的研究进展

1.6.1高梯度磁分离技术处理废水的原理

1.6.2高梯度磁分离器的特点和经济效益

1.6.3趋磁性细菌载体磁分离原理

1.7本课题研究内容及意义

1.7.1研究内容

1.7.2研究意义

第二章趋磁性细菌的培养与收集

2.1趋磁性细菌的富集培养

2.2趋磁细菌的收集

2.3微好氧菌中趋磁细菌的检测

2.3.1趋磁细菌的检验

2.3.2微好氧菌中趋磁细菌含量的检测

2.4本章小结

第三章趋磁细菌吸附单一贵金属离子实验研究

3.1趋磁细菌吸附贵金属离子的影响因素和吸附模型

3.1.1趋磁细菌吸附贵金属的影响因素

3.1.2生物吸附贵金属离子的吸附模型

3.2趋磁细菌吸附单一贵金属离子实验

3.2.1实验仪器

3.2.2实验试剂

3.2.3实验装置及方法

3.3实验结果与讨论

3.3.1空白实验

3.3.2趋磁细菌吸附Pd2+的实验研究

3.3.3趋磁细菌吸附Au3+的实验研究

3.3.4趋磁细菌吸附Pt4+的实验研究

3.3.5趋磁细菌吸附Ag+的实验研究

3.3.6干菌实验

3.4吸附动力学模拟

3.4.1吸附动力学模型

3.4.2吸附动力学模拟结果

3.5本章小结

第四章趋磁细菌吸附多元贵金属离子实验研究

4.1实验仪器、装置及方法

4.1.1实验仪器

4.1.2实验试剂

4.1.3实验装置及方法

4.2二元贵金属离子体系吸附动力学研究

4.2.1 Pd-Al二元体系吸附动力学研究

4.2.2 Au-Cu二元体系吸附动力学研究

4.3二元贵金属离子体系吸附等温研究

4.3.1 Pd-Al二元体系吸附等温研究

4.3.2 Au-Cu二元体系吸附等温研究

4.4三元贵金属离子体系吸附动力学研究

4.5三元贵金属离子体系吸附等温研究

4.6枯草芽孢杆菌吸附实验

4.7本章小结

第五章磁分离实验研究

5.1实验方法和装置

5.1.1实验方法

5.1.2实验装置

5.2实验结果与讨论

5.2.1磁场强度对吸附了Pd2+的趋磁细菌分离效果的影响

5.2.2磁场强度对吸附了Au3+的趋磁细菌分离效果的影响

5.3本章小结

第六章磁场-趋磁细菌复合工艺处理含贵金属离子废液的研究

6.1实验流程和装置

6.1.1实验流程

6.1.2实验装置

6.1.3实验条件

6.2实验结果与讨论

6.2.1复合工艺处理含Pd-Al离子废液

6.2.2复合工艺处理含Au-Cu离子废液

6.3本章小结

第七章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢