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非活体藻类生物吸附及海带生物吸附剂的初步研究

李靖  
【摘要】:本实验以海带、马尾藻和螺旋藻为原料,进行简单的预处理后得到相应的藻粉,采用三种藻粉分别吸附Cu2+、Cd2+和Pb2+三种重金属离子溶液,探讨了三种非活体藻类吸附重金属的影响因素、吸附热力学、吸附动力学、海带生物吸附剂的初步研究以及多糖对海带吸附重金属离子的影响等方面。 本文首先对藻类生物吸附进行了综述,包括藻类生物吸附的概念、吸附特性、吸附机理、影响吸附的因子;还对国内外藻类生物吸附的研究现状、水平和发展趋势进行阐述,主要集中在吸附能力、非活体藻类生物吸附的优越性、吸附热力学、吸附动力学、藻类生物吸附剂的预处理、固定化及再生等方面的研究。 通过对三种非活体藻类吸附影响因子的研究,可以得出在pH为4-6范围内,温度在室温(25℃左右),金属离子起始浓度达到100 mg/L时,藻粉用量选择在0.5-1.0 g范围内,三种藻粉对Cu2+、Cd2+和Pb2+三种重金属离子的吸附率都能达到较高的水平。进而确定了pH、温度、离子起始浓度和藻粉用量对藻类吸附重金属离子的影响情况。 分析了三种藻类吸附热力学平衡数据,并在Langmuir和Freundlich吸附模型下进行线性拟合,得出三种藻类对Cu2+、Cd2+和Pb2+的吸附符合Langmuir吸附等温模型,进一步得到了三种藻类对各重金属离子的最大吸附量。 吸附的动力学研究表明,三种藻类对各重金属离子的吸附均在较短的时间内达到平衡,这使得我们推测出藻类生物吸附过程的速度特征,为它们的实际应用奠定了理论基础。 将海带经初步制备得到海带生物吸附剂,采用三元二次通用旋转法,确定海带对Cd2+吸附的最优条件为pH值5.0,吸附温度29.9℃,振荡时间32 min。在此条件下,海带对Cd2+的吸附率95.37%,实际得率为95.37%±0.03%,RSD=1.07%(n=5)。 从海带中提取粗多糖,对海带多糖吸附Cu2+、Cd2+、Pb2+前后化学基团的变化进行了研究,表明在吸附不同金属离子时不同的化学基团在发挥作用,多糖与金属离子的吸附主要是通过它的化学基团与金属离子进行络合作用的结果。


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