修飾和表面改性啤酒廢酵母吸附金屬離子的作用及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，大量重金屬廢水的排放嚴(yán)重污染了環(huán)境，因此急切需要一種高效的水處理方法。微生物吸附法作為一種新型的水處理方法，具有原材料來源豐富、處理成本低、效率高、不會(huì)造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛的關(guān)注。 在眾多的生物吸附劑中，選用了啤酒廢酵母作為吸附劑的原材料，其表面富含羥基、氨基、羧基等官能團(tuán)，并且分布廣、繁殖快，原材料廉價(jià)、易得，這可以大大的降低實(shí)際水處理的成本。另一方面，啤酒廢酵母作為一種生物吸附劑也面臨著機(jī)械強(qiáng)度差、

2、吸附容量較低、吸附干擾大、吸附選擇性差、再生較困難等多種問題。 很多文獻(xiàn)報(bào)道了用酸化、堿化、交聯(lián)等簡單的物理化學(xué)方法來改善酵母性能，結(jié)果均不理想。針對以上問題，本論文對失活的微生物表面修飾或改性制備成新的吸附劑對金屬離子的吸附開展了以下研究： 1.以胱氨酸和戊二醛制備了聚合物包裹的啤酒廢酵母，用顯微鏡、紅外、XPS對廢酵母進(jìn)行了表征，同時(shí)用滴定法測定了廢酵母表面的氨基含量。研究了修飾廢酵母和未修飾廢酵母對Hg(Ⅱ)和

3、Cd(Ⅱ)兩種重金屬離子的吸附行為，包括吸附溶液的不同酸度，吸附動(dòng)力學(xué)，金屬離子溶液濃度等。其中重點(diǎn)考察了它對這兩種金屬離子的吸附模式，結(jié)果表明，Langmuir最適合模擬修飾廢酵母對兩種金屬離子的吸附模式。依據(jù)Langmuir等溫式，修飾廢酵母對Hg(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量分別為42.34 mg·g-1和15.15 mg·g-1，明顯的高于未修飾廢酵母。而且滴定分析結(jié)果表明：啤酒廢酵母表面氨基的量是0.54mmol·g-1，修飾啤

4、酒廢酵母表面氨基的量為0.89mmol·g-1，修飾后細(xì)胞表面的氨基提高了1.6倍。胱氨酸修飾的啤酒廢酵母處理含Hg(Ⅱ)模擬水樣，Hg(Ⅱ)去除率達(dá)86.60％。 2.將胱氨酸修飾啤酒廢酵母應(yīng)用于氧化鋁負(fù)載鈷基催化劑樣品中貴金屬Pt(Ⅳ)的吸附。通過修飾廢酵母對Pt(Ⅳ)吸附前后的XPS能譜N譜圖分析表明，吸附主要依賴于氨基。研究了溶液pH、吸附時(shí)間、Pt(Ⅳ)的初始濃度以及溶液中存在Al(Ⅲ)和Co(Ⅱ)等主要因素對吸附劑

5、選擇性吸附Pt(Ⅳ)的影響。結(jié)果表明，在pH1.0的條件下，吸附平衡時(shí)間為60min，Pt(Ⅳ)的濃度為86.60mg·L-1，溶液中250倍的Al(Ⅲ)和75倍的Co(Ⅱ)不影響Pt(Ⅳ)的吸附與測定，可選擇性的吸附Pt(Ⅳ)。最大吸附量為20.36 mg·g-1，是啤酒廢酵母（5.08 mg·g-1）的4倍。 3.啤酒廢酵母等吸附劑因其表面細(xì)胞的電負(fù)性而對重鉻酸根等金屬陰離子吸附效果不好，采用酸化和Fe(Ⅲ)改性啤酒廢酵母

6、表面電負(fù)性的方法制得對Cr(Ⅵ)吸附容量大，機(jī)械強(qiáng)度高的改性廢酵母表面的吸附劑。研究了用于改性廢酵母的金屬離子的選擇，改性廢酵母對Cr(Ⅵ)吸附的不同影響因素。從啤酒廢酵母、酸化廢酵母、改性廢酵母的對比可以看出，pH2.0～6.0的溶液中，吸附劑的吸附能力沒有很大的改變；吸附時(shí)間在50min基本達(dá)到吸附平衡，吸附過程符合準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)方程；Langmuir適合模擬改性廢酵母對Cr(Ⅵ)的吸附模式，吸附量達(dá)12.98 mg·g-1。Fe(Ⅲ