三裂葉豚草生物吸附劑對含Cu～（2+）污水處理研究

【摘要】： 本論文是基于國家“973”科技計劃項目“東北老工業(yè)基地環(huán)境污染形成機理及生態(tài)修復”的資助而開展的，試圖研究東北地區(qū)的林業(yè)有害入侵植物三裂葉豚草對重金屬離子的螯合能力，探索其作為一種來源豐富、成本低廉的新型生物吸附劑的可能性與潛力，期望在處理水體中重金屬污染的同時，在一定程度上也限制該有害入侵植物的瘋狂擴散，達到防止與利用相結(jié)合的雙贏效果。同時，本論文還采用勻漿技術(shù)制備三裂葉豚草細胞團塊或單細胞以及引入工程中的負壓空化技術(shù)來進一步強化三裂葉豚草對重金屬的吸附能力。本論文獲得的主要結(jié)論為： 1)三裂葉豚草的根、莖、葉、花蕾四個部位對Cu~(2+)具有較強的吸附作用，且吸附能力的順序為葉＞花蕾＞莖＞根。 2)三裂葉豚草的勻漿體系微觀組成有組織團塊、細胞團塊、單細胞、不規(guī)則團塊組成，應用血球計數(shù)板計數(shù)法統(tǒng)計不同打漿時間各顆粒類型吸附劑的數(shù)量和比例，確定勻漿55秒時細胞團塊與單細胞之和體系中存所占的比重最大。 3)三裂葉豚草對Cu~(2+)負壓空化生物吸附中試結(jié)果表明，三裂葉豚草對Cu~(2+)的吸附速度快，吸附40min基本上能夠達到吸附平衡，吸附率達到89.77％，相應單位吸附率為3.59mg·g~(-1)，此后隨著吸附時間的增加吸附率變化較小；當[三裂葉豚草]∶[Cu~(2+)]=1.25g·L~(-1)∶50mg·L~(-1)=25∶1時，假蒼耳對Cu~(2+)平均吸附率為89.91％，單位吸附率為3.59mg·g~(-1)；含銅污水經(jīng)生物吸附中試處理后Cu~(2+)濃度由起始的50mg·L~(-1)降為0.045mg·L~(-1)，達到了飲用水1mg·L~(-1)的國家標準。 4)三裂葉豚草吸附劑對Cu~(2+)離子的吸附量與Cu~(2+)離子平衡濃度之間的關(guān)系分析表明，吸附劑對Cu~(2+)離子的吸附符合Langmuir等溫吸附模型和Freundlich等溫吸附模型，但符合Langmuir等溫吸附模型的程度更優(yōu)，這說明Cu~(2+)離子在三裂葉豚草吸附劑上的吸附行為大部分是單分子層的吸附，并用Langmuir等溫吸附方程求出最大單位吸附值qm=4.76mg·g~(-1)。 5)為了探究三裂葉豚草吸附劑對水中重金屬離子Cu~(2+)的吸附機理，應用傅立葉紅外光譜對吸附前后的吸附劑進行分析并比對，以確定Cu~(2+)離子的吸附位點，分析結(jié)果顯示三裂葉豚草吸附劑中氨基中的N原子和羧基與羰基中C=O的氧原子有關(guān)，另外吸附行為還與其他含氮基團中的N原子有關(guān)，比如CNO，這個基團可能參與了對Cu~(2+)離子的吸附。 本論文的完成，揭示了三裂葉豚草對重金屬Cu~(2+)的生物吸附規(guī)律，并通過勻漿單細胞制備技術(shù)和負壓空化手段來提取其對重金屬離子的吸附能力，初步探明了三裂葉豚草作為一種新型生物吸附劑的可能性與潛力。因此，本論文的開展對于開發(fā)一種新型的重金屬生物吸附劑和相應水處理工藝及東北林業(yè)有害植物的綜合防治提供了一定的理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：三裂葉豚草 Cu~(2+) 生物吸附 單細胞 負壓空化 機理
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：X173
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 重金屬離子的去除10-12
• 1.2.1 化學法10-11
• 1.2.2 物理化學法11
• 1.2.3 生物化學法11-12
• 1.3 生物吸附劑12-13
• 1.3.1 細菌12-13
• 1.3.2 真菌13
• 1.3.3 藻類13
• 1.3.4 高等植物組織13
• 1.4 生物吸附劑吸附重金屬離子的機理13-17
• 1.4.1 細胞外絡(luò)合作用14
• 1.4.2 細胞壁表面絡(luò)合機理14-15
• 1.4.3 細胞吸收15
• 1.4.4 離子交換機理15-16
• 1.4.5 氧化還原機理16
• 1.4.6 無機微沉淀16-17
• 1.5 影響生物吸附的主要因素17-19
• 1.5.1 pH值的影響17-18
• 1.5.2 溫度的影響18
• 1.5.3 吸附時間的影響18
• 1.5.4 重金屬離子初始濃度的影響18-19
• 1.5.5 吸附劑用量19
• 1.5.6 化學預處理的影響19
• 1.5.7 共存離子19
• 1.6 吸附平衡及動力學模型19-21
• 1.7 三裂葉豚草的特點21-22
• 1.8 課題研究的意義22-23
• 2 三裂葉豚草對 Cu(II)離子生物吸附的影響因素23-40
• 2.1 實驗材料與儀器設(shè)備23
• 2.2 含 Cu~(2+)模擬溶液的配置及吸附材料的來源23
• 2.2.1 含Cu~(2+)模擬溶液的配置23
• 2.2.2 三裂葉豚草吸附材料的來源23
• 2.3 實驗方法23-25
• 2.3.1 三裂葉豚草不同部位的吸附效果23
• 2.3.2 吸附劑顆粒大小對吸附效果的影響23
• 2.3.3 打漿時間與吸附劑尺寸的關(guān)系23-24
• 2.3.4 打漿時間與勻漿體系的微觀組成24
• 2.3.5 三裂葉豚草葉肉單細胞吸附劑吸附Cu~(2+)實驗24-25
• 2.4 分析方法25-26
• 2.4.1 吸附率的測定25
• 2.4.2 原子吸收光譜的原理25-26
• 2.4.3 Cu~(2+)標準曲線26
• 2.5 實驗結(jié)果與分析26-39
• 2.5.1 三裂葉豚草不同部位吸附效果26-27
• 2.5.2 吸附劑顆粒大小對吸附效果的影響27-29
• 2.5.3 打漿時間與勻漿體系的微觀組成29-33
• 2.5.4 打漿時間對吸附效果的影響33-34
• 2.5.5 pH值對吸附效果的影響34-35
• 2.5.6 吸附劑濃度對吸附效果的影響35-37
• 2.5.7 Cu~(2+)濃度對吸附效果的影響37-38
• 2.5.8 體系溫度對吸附效果的影響38-39
• 2.6 本章小節(jié)39-40
• 3 三裂葉豚草生物吸附含 Cu(II)污水中試研究40-46
• 3.1 實驗材料與儀器設(shè)備40
• 3.2 負壓空化柱的構(gòu)造及其工作原理40-43
• 3.2.1 負壓空化的定義與原理40-42
• 3.2.2 負壓空化中試裝置及其構(gòu)造42-43
• 3.3 三裂葉豚草生物吸附含 Cu~(2+)污水中試工藝流程圖43-44
• 3.4 實驗結(jié)果與討論44-45
• 3.5 本章小節(jié)45-46
• 4 三裂葉豚草吸附劑吸附動力學特征46-51
• 4.1 吸附特征的計算46
• 4.2 Langmuir等溫吸附模型46-48
• 4.3 Freundlich吸附模型48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 吸附劑吸附 Cu(II)離子紅外分析51-55
• 5.1 傅立葉紅外光譜法51-52
• 5.2 吸附劑吸附Cu~(2+)紅外分析52-54
• 5.3 本章小節(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-62
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文62-63
• 致謝63-64

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