啤酒酵母对重金属的吸附特性及其应用研究

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1、西南农业大学硕士学位论文摘要摘要一些生物体，如细菌、真菌、藻类等有很强的吸附水中重金属的能力，利用这些生物体作吸附剂处理含重金属废水，比传统的物理化学处理方法更具优势。生物吸附剂原料来源十分广泛，如在发酵工业中要利用的多种微生物，包括细菌、酵母、真菌和藻类等。因此，可以利用发酵工业生物残渣作为生物吸附剂生产原料，此方法不仅可以降低生物吸附剂的生产成本，还可以减少发酵工业生物残渣的处理费用，具有较好的经济、环境效益。啤酒酵母是在啤酒生产过程中广泛使用的菌体.本研究通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂，以CdZ+和CuZ+为吸附对象，研究了其吸附的动力学过程、等温吸附特征以及前处理、p

2、H、共存离子、菌体用量等因素对吸附的影响;海藻酸盐为包埋剂，研究了对啤酒酵母的固定方法及固定化啤酒酵母颗粒的机械性能，对其吸附动力学、等温吸附特征、影响因素及其再生进行了研究。主要研究结果如下:非固定化失活啤酒酵母对CdZ十的单位菌体吸附量与来自制药厂的污泥相当，是常用吸附剂活性炭的三倍，在含重金属废水的处理方面很具优势。而对啤酒酵母用盐酸进行处理和进行研磨后，大大的降低了它对CdZ十的吸附量。动力学吸附试验表明: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2h后CdZ+达吸附平衡，CuZ+为3h。它们的的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散

3、方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合，对CdZ+来说，以二级动力学方程的的拟合效果最佳，CuZ十以Elovich方程最佳。溶液pH和啤酒酵母用量对CdZ+.CuZ+会产生较大的影响。本试验条件下，非固定化啤酒酵母对CdZ和CuZ+吸附的最佳pH为4，过高和过低均不利于吸附的进行;增加啤酒酵母用量，会降低对CdZ十、CuZ+的单位菌体的吸附量，增加吸附总量，提高吸附率.啤酒酵母对它们的吸附量随溶液中CdZ`,CuZ+起始浓度提高而增加.但吸附率在较低浓度(<5mg/L)时随起始浓度的增加而提高，当起始浓度>5mg/L时，吸附率却随起始浓度的增加而降低，表明

4、啤酒酵母对重金属的吸附位点是有限的，Cd的实际最大吸附量为13.95mg/g.Cu为7.67mg/g。对CuZ+和CdZ+的等温吸附过程均可用Linear方程,Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合，但以Langmuir方程最优，由此计算出的最大吸附量Sm=d和Sm-。分别为13.96m吮、8.01M眺。与实际的最大吸附量的差别分别仅为0.4%和4.03%:吸附平衡常数KCa>Kc.，表明啤酒酵母对℃d2+的结合强度比CuZ十大。啤酒酵母对CdZ+和C少十的吸附是一个以表面络合为主的物理化学过程，受溶液中共存金属离子的影响。水中常见的K+,CaZ+.Na+.Mgt十

5、四种离子在其浓度高于5m叭时，会影响啤酒酵母对CuZ十和CdZ十的吸附，其影响顺序为K'

6、z十<5mg/L时对Cuz的吸西南农业大学硕士学位论文摘要附无影响。重金属离子对Cd2+和Cue斗吸附的影响原因是多方面的，它与重金属离子的离子半径、共存阴离子、吸附剂与重金属的亲和力有关。用海藻酸盐对不同用量和不同处理的啤酒酵母进行固定化，所得的颗粒粒径在2-3mm之间，与生物吸附的最佳粒径相符。啤酒酵母固定化的最佳方法为:将1:3海藻酸钠一碱处理啤酒酵母滴加到2%CaC12溶液中。Al'+处理能提高固定化啤酒酵母的耐热性，增加其机械性能，但大大降低其对Cd2'和Cue十吸附性能，因此不宜使用。固定化啤酒酵母吸附Cd2"的平衡时间为60h,Cu21为24h，与非固定化啤酒酵母的相比

7、.分别延长了〕。倍和8倍，吸附速率大大降低。固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合，但Cd2'以Elovich方程最佳，CuZ,以Langmuir动力学方程最佳。固定化碱处理啤酒酵母对Cd2十和CuZ+吸附的最佳pH为4，与非固定化啤酒酵母相同。固定化啤酒酵母对重金属的等温吸附过程也可用Linear方程.Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合，