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光合细菌对重金属废水的处理

黄富荣  
【摘要】:利用光合细菌作为生物吸附剂对废水中的铜、铬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、吸附动力学、脱附与再生、吸附机理及廉价培养等。 首先研究4株光合细菌R-01,R-02,R-03,R-04对Cu~(2+)的生物吸附行为。结果表明,3株红螺菌R-01,R-02,R-04对20mg/L的Cu~(2+)有较高的吸附率,其中R-04达99.1%,经初步鉴定该菌为红假单胞属(Rhodopseudomonas sp.)。在pH2、浓度为80mg/L Cu~(2+)、35℃、微光厌氧吸附45min的最佳吸附条件下,R-04对Cu~(2+)吸附率、吸附量分别达94%,48.03mg/g。菌体可以在多种碳、氮源中生长,但在不同的碳、氮源中培养的菌体对铜的吸附是不同的。 R-04对Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型。应用Langmiur吸附模型和Freundlich吸附模型对菌体的吸附量与铜离子平衡浓度之间的关系进行描述,R-04对Cu~(2+)的吸附均符合Langmiur吸附模型和Freundlich吸附模型,并且符合Langmiur吸附模型的程度更优。 比较分析了多种脱附剂对R-04菌体的脱附效果,EDTA和柠檬酸是较有效的洗脱剂,脱附率分别为86.4%、66.9%;无机酸及无机盐对菌体的脱附效果很差,脱附率在20%左右。菌体的再生性能不理想,尽管重复使用两次吸附性能下降不是很明显,但第三次之后吸附性能明显下降。 红外光谱表明,羟基峰位红移,吸附Cu~(2+)后峰位移动为22cm~(-1),吸附Cr~(6+)后移动28cm~(-1),其它峰没有漂移,并且峰形基本保持不变,说明吸附后菌体的主要成分及结构保持完整。原子力成像表明,吸附前胞外聚合物分散分布,吸附后胞外聚合物出现交联,形成一个新的二维网状结构,并且吸附Cu~(2+)后的交联程度比吸附Cr~(6+)高。X-射线衍射分析表明,菌体吸附Cu~(2+)后没有形成新晶相,并且菌体部分晶相转变为非晶相。 生物吸附剂廉价培养的研究发现R-04可以在啤酒废水中正常生长,并且菌体去除铜的能力跟实验室培养的菌体相当。


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