磁性微生物复合材料的制备及其对水体中重金属吸附效果
重金属是采矿、冶炼和金属加工等工业活动的主要污染物，重金属不仅会引起水体失衡，还能通过食物链在人体内富集，危害人类生命健康。废水中重金属可利用化学沉淀、离子交换、膜分离等方法去除，但费用较高，后处理复杂，或难以处理低浓度的重金属废水。而生物吸附法作为一种新颖的处理重金属废水的方法，能够利用某些生物体本身的化学结构及成分特性来吸附重金属离子，因其有高效、廉价的潜在优势逐渐引起了人们的研究兴趣。因此，本文选用木屑为原料，经硫酸改性后采用化学共沉淀法制备成磁性木屑，通过吸附固定的方法使恶臭假单胞菌（a*）和大肠杆菌（E.coli）固定到磁性木屑上，经冷冻干燥得到磁性微生物复合吸附材料，研究了该材料对Cd2+的吸附性能，考察了pH、吸附时间、投加量和共存金属离子等因素对吸附效果的影响，利用 SEM、BET、XRD等分析方法进行表征，并根据等温吸附数据及吸附材料表征结果探究吸附机理。通过研究，得到以下主要结论： （1）原始木屑改性后比表面积从9.854m2/g提高到14.012m2/g，平均孔径由5.33nm增加到5.96nm，负磁过程使比表面积和平均孔径进一步增加到35.566m2/g和24nm。磁性木屑固定微生物后，比表面积和平均孔径均有所降低，固a*木屑的比表面积和平均孔径分别为23.787m2/g和21.56nm，固E.coli木屑比表面积和平均孔径分别为21.168m2/g和15.37nm。 （2）pH在2-6之间，各吸附材料对Cd2+的去除率，均随pH的升高而增加，吸附速率比较快，40min后吸附趋于平衡。在30℃，Cd2+初始浓度为50mg/L，吸附材料投加量为2g/L的条件下，原始木屑、改性木屑、磁性木屑、固a*木屑和固E.coli木屑对Cd2+的吸附量分别为3.75、14.883、15.309、20.727和20.653mg/g。 （3）利用傅里叶红外光谱探讨了磁性微生物复合吸附材料吸附Cd2+前后官能团的变化，发现C-Cl以及糖类的C-O(H)和O-H作为主要官能团参与了吸附过程。此外， X射线能谱分析结果表明磁性微生物复合吸附材料吸附Cd2+过程中存在离子交换作用。 （4）各种吸附材料对Cd2+的吸附过程都可以用Langmuir和Freundlich等温线进行描述，对Cd2+的吸附过程的动力学曲线均为拟二级，除原始木屑R2＞0.95，其余R2＞0.99，吸附量的理论值和实际值也比较接近。
重金属废水;磁性微生物复合材料;制备工艺;吸附效果
湘潭大学
硕士
环境科学与工程
邓志毅
2014
中文
X703.5
61
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）