趨磁細(xì)菌對(duì)貴金屬離子的選擇性吸附行為及溶液中金的回收研究.pdf

1、隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，全世界對(duì)貴重金屬的需求量越來越大，但其儲(chǔ)量卻十分有限。因此，含貴重金屬廢料的資源化和循環(huán)利用技術(shù)已成為國內(nèi)外相關(guān)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。本文對(duì)“選擇吸附-高梯度磁分離”耦合工藝回收廢水中金和銅的過程進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。 本文從污水處理廠活性污泥中篩選到一株趨磁性較強(qiáng)且對(duì)金屬離子有較高吸附能力的菌株MTB-3，根據(jù)生理生化實(shí)驗(yàn)和16S rDNA測(cè)序結(jié)果，確定出該菌種為，Stenotrophomonas

2、sp.細(xì)菌，是該屬一個(gè)具有趨磁特性的新菌種。 實(shí)驗(yàn)確定了Stenotrophomonas sp. MTB-3在單元體系中對(duì)Au3+、Cu2+和Ni2+的最佳吸附條件，進(jìn)而考察了該菌在Au3+-Cu2+二元體系及Au3+-Cu2+_Ni2+三元體系中的吸附特性，并通過等溫吸附特性及吸附動(dòng)力學(xué)特性研究獲得相應(yīng)的吸附參數(shù)，結(jié)果表明菌體對(duì)多元體系中的Au3+具有優(yōu)先選擇吸附的能力。對(duì)菌體上金的脫附研究發(fā)現(xiàn)，0.8mol/L的硫脲對(duì)金的脫

3、附率可達(dá)91.3％；在保證菌體再吸附率高于80％的前提下，菌體至少可以重復(fù)使用三次。 以透射電鏡（TEM）、傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、光電子能譜儀（XPS）等先進(jìn)儀器為實(shí)驗(yàn)分析手段，并結(jié)合理論模型探討了Stenotrophomonas sp. MTB-3對(duì)Au3+、Cu2+和Ni2+的吸附機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)該菌吸附Cu2+、Ni2+的主要機(jī)理是靜電引力和表面絡(luò)合作用；而吸附Au3+的主要機(jī)理是靜電引力

4、、表面絡(luò)合作用及氧化還原作用。在此基礎(chǔ)上得出MTB-3菌體吸附貴重金屬離子的微觀過程初步模型。 通過對(duì)顆粒在磁場(chǎng)中受力和力矩作用分析，推導(dǎo)并建立了高梯度磁分離過程中菌體微粒在軸向飽和堆積的物理模型和數(shù)學(xué)模型，用以描述菌體微粒沿金屬絲軸線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)被捕集并堆積的情況；并采用現(xiàn)象學(xué)磁分離模型，描述并預(yù)測(cè)吸附貴重金屬離子后的菌體在整個(gè)磁分離空間內(nèi)被捕集的動(dòng)力學(xué)特性。 基于MTB-3菌較強(qiáng)的趨磁特性以及在多元體系中對(duì)Au3+的可