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重金属生物吸附剂的开发、应用与机理研究

叶锦韶  
【摘要】: 本课题对重金属的生物吸附进行了系统的研究。主要包括生物吸附剂的筛选、吸附性能、吸附工艺、吸附机理、现场试验及毒理实验等。 本研究对多家电镀厂及五金厂进行了重金属废水、污泥采样,微生物分离、筛选、鉴定等工作。共筛选到了十株对铬具有良好吸附性能的菌株:细菌一株、掷孢酵母、产朊假丝酵母、解脂假丝酵母、霉菌六株。 研究了掷孢酵母的培养基成份与配比对吸附铬的影响。最佳培养基配方是:葡萄糖20g/L、蛋白胨5g/L和酵母浸出粉2g/L、pH5。培养60h后,对30mg/L含铬水样的还原率与去除率分别为68.9%、61.6%;味精废水培养的菌体对铬的还原率与去除率分别为68.8%、63.1%。 预处理研究表明NH_4Cl、NH_4NO_3、NaOH、Na_2MoO_4等预处理剂能促进铬的吸附。当NH_4Cl、NH_4NO_3为0.5mol/L时,掷孢酵母对30mg/LCr(VI)的还原率分别为87.1%、84.4%;去除率分别为83.9%、80.7%。吸附液中Na~+、K~+、NH4~+、—NH_2、Cl~-等离子在适当的浓度范围内能促进铬的生物吸附。 吸附pH和培养时间是控制重金属废水生物吸附的重要因素。掷孢酵母、产朊假丝酵母和解脂假丝酵母的适宜pH分别为2.5~6.5、3~5和3~7,适宜培养时间分别是50~65h、35~48h、20~60h。对30~35mg/L Cr(总)的电镀废水的还原率分别达85%~95%、70%~80%、95%~100%;去除率达65%~80%、65%~70%、85%~98%。10g/L掷孢酵母在最佳吸附条件下曝气处理8h后,对Cr(总)34.4mg/L、Cr(VI)30mg/L的电镀废水的还原率与去除率均超过了92%。 处理工艺研究结果表明,在进行鼓风曝气的情况下,生物吸附剂与活性污泥联合应用,能对铬进行有效去除。10g/L的解脂假丝酵母处理30.9~68.6 mg/L Cr(总)电镀废水8h后,去除率达94%~100%,pH 5.4-5.8。对电镀废水的现场实验研究表明,出水含铬低于0.05mg/L,可达标排放。首次提出了重金属废水和无毒高浓度有机废水同步处理的HMOC工艺。毒性实验结果表明,本研究应用的生物吸附剂无害无毒。


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