废弃啤酒酵母对重金属离子吸附特性的研究

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1、国内图书分类号：X703.5国际图书分类号：628.3硕士学位论文（工程硕士）废弃啤酒酵母对重金属离子的吸附特性研究研导副究导生：戚秀云师：赵庆良教授师：孙志武高级工程师申请学位：工程硕士学科、专业：环境工程所在单位：哈尔滨市环保产业办公室答辩日期：2008年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：X703.5U.D.C：628.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONWASTEBEERYEASTADSORPTIONCHAR

2、ACTERISTICSFORTHEHEAVYMETALIONSCandidate：Supervisor：Vice-Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Affiliation：DateofDefence：Degree-Conferring-Institution：QiXiuyunProf.ZhaoQingliangS.E.SunZhiwuMasterofEngineeringEnvironmentalscienceandengineeringHarbinEnvironm

3、entProtectionIndustryOfficeDec,2008HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要重金属污染问题已成为当今世界性的水污染治理难题，也是全球性的环境问题之一。目前，我国江河湖泊水质由重金属引起的污染问题十分突出，已成为制约经济发展的主要环境问题之一。因此，迫切需要开发去除效果好、经济适用的重金属废水处理及资源化利用技术。本实验采用发酵工业产生的啤酒酵母为生物吸附材料，通过静态和动态吸附实验，研究其对重金属离子Cu2+和Pb2+的吸附可行性及各种实验条件

4、对吸附性能的影响，得出最佳工艺条件并对其动力学和热力学吸附过程进行分析。静态吸附实验表明，非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程，经过3h后Cu2+和Pb2+的吸附达到平衡。在此基础上，考察了pH值、酵母用量、搅拌速度、温度、水中常见离子、竞争离子等因素对吸附效果的影响，结论如下：非固定化啤酒酵母吸附Cu2+和Pb2+两种金属离子的最佳pH值均为5；本实验最佳吸附剂用量为0.08g；摇床速度150r/min时吸附效果最好；吸附效果受温度的影响较小，在实际生产中，室温进行即可；水中常见离子K+、Ca

5、2+、Na+和Mg2+对吸附影响不大，而添加竞争离子Cd2+时，对吸附效果影响较大，Cd2+浓度越大，对吸附效果影响越大，因此在实际应用时可以不考虑水中常见离子对吸附的影响，对可能存在的竞争离子要作适当的预处理。动态吸附的正交实验结果表明：影响吸附效果的各因素的主次顺序从大到小依次为：pH、流速、酵母装柱密度，各因素的较优水平为A3B2C3。即动态实验的最佳工艺条件为：pH=6，流速5mL/min，酵母装柱密度80g/L。此时Pb2+和Cu2+的平均去除率为分别为88%和85%。动态实验进一步考察了酵母固定化材料、流速、重金

6、属离子初始浓度、水中常见离子等多种因素对吸附效果的影响，结论如下：各种固定化材料对重金属Pb2+、Cu2+的吸附影响较小，可以忽略。在反应器中经过40min就能达到饱和吸附量的一半以上，7h左右基本能达到动态吸附平衡。5mL/min的流速为最佳流速；20mg/L的金属离子浓度处理效果最好；水中常见不同浓度的K+、Ca2+、Na+、Mg2+离子对吸附效果的影响不大，原则上可以忽略；解吸实验表明，0.1mol/L的HCL效果最好，解吸率可以达到80%以上。非固定化酵母静态吸附、固定化酵母静态吸附、固定化酵母动态吸附三者的对比-I

7、-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文实验表明：固定化酵母动态吸附效果较好，在实际应用中有优势；活性炭和酵母对重金属Pb2+、Cu2+的吸附效果比较，都是啤酒酵母优于活性碳。等温吸附实验结果表明：非活性啤酒酵母废菌体对Pb2+和Cu2+的动态吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程。用Langmuir方程对Pb2+和Cu2+吸附过程的拟合，直线的相关系数分别为0.9893和0.9291，用Freundlich方程对试验数据进行拟合得到的相关系数分别为0.9869和0.8796。本研究证实了啤酒酵母为吸附剂吸附Pb2+

8、、Cu2+的可行性，全面考察了各种因素对吸附效果的影响，取得了完整的运行数据，并对吸附动力学和热力学过程进行了理论探讨，为下一步扩大实验及生产应用奠定了重要基础。该成果一旦实现工业化，不但可以解决重金属废水和啤酒酵母的污染问题，还可以回收贵重金属，变废为宝，实现废物资源化。带来极高的环境效