利用里氏木霉作为生物吸附剂吸附镉离子的研究

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随着我国的工业活动迅速增加,工业废水中的重金属离子对土壤和水体产生了严重污染,研究开发新的高效廉价的重金属废水处理材料迫在眉睫。近年来,利用微生物吸附技术处理重金属废水逐渐成为人们的探究热点,该处理技术具有处理效率佳、利用范围广以及可以避免二次污染等优点。本文首先利用工业菌株里氏木霉菌体吸附剂对低浓度含镉废水进行吸附,考察了多种影响因素对其吸附量的影响,并确定了最佳的吸附条件。在最优的条件下,活/失活里氏木霉菌体吸附剂对Cd2+吸附量分别达到11.09 mg/g和13.98 mg/g;干扰金属离子的存在,会对菌体吸附剂吸附Cd2+溶液产生一定影响;菌体吸附剂对Cd2+的吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren拟二级动力学;菌体细胞吸附前呈杆状或链状排列,表面光滑饱满,吸附后的形态发生明显的变化,变得粗糙。由吸附前后的红外特征吸收峰变化可以分析出,-OH、-COOH、N-H以及糖类的C-O(H)等官能团对吸附起着重要的作用。生物吸附剂在应用时存在一定局限性,例如易在液相中分散,从液相中很难完全分离,造成吸附剂堵塞等,因此本文利用海藻酸钠这一常见的包埋材料对里氏木霉进行固定,进一步制备出固定化里氏木霉吸附剂。通过考察各因素对固定化活/失活菌体吸附剂吸附Cd2+的影响,得出了最佳的吸附条件,在最优的条件下固定化活/失活菌体吸附剂对Cd2+吸附量分别达到85.86 mg/g和93.34 mg/g;干扰金属离子会对固定化活/失活菌体吸附剂的吸附产生一定影响;0.1 M盐酸溶液对其脱附效果最佳,5次循环解吸后吸附量仍高达80.28 mg/g。固定化菌体吸附剂对Cd2+的吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren拟二级动力学模型。经扫描电镜(SEM)分析可以得出,固定化小球表面凹凸不平,存在褶皱,内部孔隙发达,有利于吸附的进行。红外(FTIR)表征结果表明,固定化后-OH和糖类的C-O(H)的伸缩振动吸收峰的强度较SA空白小球明显增强,这有利于吸附的进行。又由吸附前后的吸收峰变化可以分析出,官能团-OH、-COOH、N-H以及糖类的C-O(H)等官能团对吸附起着重要的作用。
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