微藻生物材料对工业污水二价汞的脱除性能及机理研究

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1、分类号学号D201377256学校代码10487密级博士学位论文微藻生物材料对工业污水二价汞的脱除性能及机理研究学位申请人：彭阳学科专业：热能工程指导教师：徐明厚教授副指导教师：龚勋副教授答辩日期：2018年9月8日ADissertationSubmittedinpartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofDoctorofphilosophyinEngineeringTheefficiencyandmechanismstudyonHg(II)removalinindustrialwastewaterbymicroal

2、gaebiomaterialsPh.D.Candidate:YangPengMajor:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.XuMinghouAssociateSupervisor:A/Prof.GongXunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinathSeptember8,2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表

3、或撰写过的研究成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体。本人完全意识到本声，均已在文中以明确方式标明明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：＞年￣月Ｓ曰学位论文版权使用授权书，艮：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定Ｐ学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。不保密＞／。“”（请在以上方框

4、内打Ｖ）学位论文作者签名：指导教师签名：＾从牌闲良曰０年阴ｓ曰ｆ＞３／／华中科技大学博士学位论文摘要20世纪以来，伴随着冶金、燃煤、氯碱以及电池等工业的快速发展，含汞废水的大量排放严重威胁了自然生态环境以及人类健康。针对含汞污水开发更加新型廉价高效并且绿色环保的处理技术是非常必要的。近年来随着生物柴油、藻基保健品等微藻资源化利用产物在全球范围内的兴起，通过污水培养降低成本以获取更高的经济效益和高附加值产品成为了目前的研究热点；同时微藻以其快速的生长能力、超强的环境耐受能力、丰富的原料来源、不占用耕地面积以及对重金属高效的吸附性能等优势脱颖而出，也成为了目

5、前最受关注的一种重金属吸附剂原料。基于前人研究，本文提出一种利用微藻生物材料处理工业污水二价汞(Hg(II))的技术路线。与农业污水、市政污水特点不同，工业污水中大量存在的重金属会对藻类的活性以及油脂产率造成致命的影响；同时由于微藻对Hg(II)的吸附效率相比于其他重金属明显偏低，藻基生物吸附材料的结构稳定性不如无机吸附材料以及微藻资源化利用成本昂贵等问题，需要针对以上关键性技术难点开展相关前期基础研究。基于这些问题，本文主要开展了以下几方面的研究工作。首先，采用三种小分子有机酸——甲酸、乙酸、丙酸对微藻及其提脂残渣进行前处理。通过对吸附剂的吸附性能对比研究发现，相比

6、于原始藻粉，三种改性样的吸附容量分别增加了2.71、1.47和0.82倍；相比于残渣，分别增加了1.52、0.68和0.24倍。材料结构表征表明改性残渣的比表面积从3m2/g分别增加到58.2cm3/g、49.9cm3/g和42.8m2/g，分别增加了18.4、15.6和13.3倍。通过研究发现微藻及其残渣对Hg(II)的吸附过程主要通过表面羧酸位点以单键形式结合，有机酸改性不仅显著改善了材料的孔隙结构，还通过与微藻中小分子碱性基团结合负载了更多的酸性位点。其次，基于目前污水处理过程中存在的吸附剂回收效率较低的问题，选取了另一种微藻资源化利用中的衍生产物藻酸钙微球作为

7、吸附剂原料。采用了NH4HCO3对藻酸钙球形颗粒进行了结构改性，改性后的固体颗粒呈现出一种表面由致密碳酸化物质包裹的多孔中空壳型结构。改性后材料的吸附效率明显改善，吸附容量从原样的18±1mg/g增大到48±4mg/g。实验发现固液比1g/L，pH=5时材料具有最佳吸附性能。改性后能够材料质量磨损以及吸附效率下降问题得到了明显的改善，10小时连续吸附I华中科技大学博士学位论文研究发现改性材料吸附效率最大减少26%，远小于原材料的90%以上。说明这种改性方法能够较好地提高藻酸钙微球在液相吸附环境中的材料稳定性。再次，结合微藻培养制备生物柴油的技术途径，