聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭固定化菌球处理二氯甲烷的研究

本研究以聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭为复合载体、自行筛选的高效降解菌Methylobacterium rhodesianum H13为目标菌制备固定化小球,用于去除二氯甲烷,同时优化了固定化小球的制备条件.结果表明,当聚乙烯醇浓度为8%,海藻酸钠浓度为5%,CaCl₂浓度为2%,活性炭浓度为1%,包菌量为0.6 g,钙化时间为8 h时,复合固定化细胞对DCM的降解速率达到最高为18.2 mg·L^-1·h^-1,同时活性炭的添加对小球的机械强度也有显著提升.与游离细胞相比,固定化细胞具有更好的热稳定性与pH稳定性,并且固定化细胞的重复利用性较好,连续处理9批底物后,DCM降解速率仍保持在13.4 mg·L^-1·h^-1以上.吸附动力学与等温线拟合结果显示,在固定化载体中加入1%活性炭后,小球对DCM的吸附量明显提高,而且吸附能在更短的时间内达到平衡.吸附动力学符合准二级反应动力学方程,复合载体对DCM的吸附遵循Langmuir吸附模型（R²>0.99）.     

海藻酸钠包埋固定化微生物处理含油废水研究

采用海藻酸钠固定化包埋活性炭与菌Brevibacillus parabrevis Bbai-1,制备海藻酸钠-活性炭固定化微球。通过活性炭吸附前后的菌浓变化,测定了25℃时活性炭对Bbai-1的最大吸附量。采用正交试验优化了影响海藻酸钠-活性炭固定化微球的物理性质和微生物活性的4个主要因素(海藻酸钠浓度,活性炭含量,种子菌液浓度和交联时间),确定了固定化微球的最佳制备条件:海藻酸钠浓度为3.5%,活性炭含量为0.7%,种子菌液浓度为6×107 cell/mL,交联时间为24 h。并在25℃,原油含量为0.2%,固定化微球与含油培养基的体积比为3:20时,以游离菌作对比,考察了固定化微球降解原油的最佳pH和盐度。结果表明,固定化菌在pH 6~9,盐度为1.5%~3.5%时,原油降解率可达50%以上,比游离菌提高了20%,且具有较高的盐度适应能力和较宽的pH适应范围。     

生物炭固定化硫酸盐还原菌对Cd2+吸附及作用机制分析

分别在300、500、700℃下限氧热解稻草、小麦和玉米秸秆制备生物炭,并以制备的生物炭为载体固定化硫酸盐还原菌（SRB）,对比不同类型生物炭固定化SRB对Cd²⁺的吸附效果,筛选出吸附效果最佳的固定化SRB菌剂,并采用SEM、FTIR和BET对其进行表征分析;同时,研究溶液pH、吸附时间、生物炭添加量、Cd²⁺浓度对吸附效应的影响,并结合吸附动力学和等温吸附模型探究其对Cd²⁺的吸附过程及作用机理.结果表明,700℃限氧热解小麦秸秆生物炭固定化SRB菌剂（IBXM700）对Cd²⁺的吸附效果最佳;在pH=8、生物炭添加量为0.6 g（每50 mL溶液）、吸附时间为8 h、Cd²⁺初始浓度为40 mg·L^-1条件下,IBXM700对Cd²⁺的吸附效果最佳,其吸附符合拟一级动力学模型,以离子交换和表面物理吸附为主,以化学吸附作用为辅,且符合Langmuir模型,表明是单分子层吸附;离子交换、沉淀可能是IBXM700吸附Cd²⁺的主要机制,阳离子-π作用为次要机制.     

固定化真菌对铅离子生物吸附的研究

采用多种固定化材料包埋枝孢霉属(Cladosporium sp.),结果表明:以一定比例混合的海藻酸钠-明胶包埋的枝孢霉小球对Pb2+具有最佳吸附效果。通过正交试验确定了固定化最优操作条件,最优条件为:菌量为10g/L,包埋剂量为1.5∶1.5,CaCl2浓度为4%,钙化时间为4h。并考察了不同因素如接触反应时间,溶液的pH,温度对生物吸附的影响。结果表明:平衡吸附的时间为3h左右,最适pH为4.0,在15℃~45℃的温度范围内,吸附量有缓慢增加,在一定的浓度范围(30~700mg/L)内,生物吸附随浓度的增加而增加,生物吸附过程较好地符合Langmuir模型。     

包埋固定化海洋硅藻吸附材料的制备及其对水中铅离子的吸附特性研究

采用海藻酸钠(SA)凝胶包埋法对海洋硅藻藻粉进行固定化,考察了藻粉用量、海藻酸钠浓度、Ca Cl2质量分数、交联时间及小球粒径对固定化小球吸附铅离子性能的影响,并研究了这种吸附材料对Pb~(2+)的吸附特性.结果表明,固定化海洋硅藻生物吸附剂的最佳制备条件为:藻粉用量5.0 g/100 m L SA、海藻酸钠浓度20 g·L~(-1)、Ca Cl2质量分数0.5%、交联时间1 h、小球粒径2.8 mm左右.Langmuir等温吸附模型能够较好地描述固定化小球吸附对Pb~(2+)的等温吸附特征,R2为0.9983,最大理论吸附量为833.33 mg·g~(-1).准二级动力学模型能够较好地拟合固定化小球吸附Pb~(2+)的动力学过程,理论平衡吸附量为714.29 mg·g~(-1),与实验所得平衡吸附量706.55 mg·g~(-1)较为接近.固定化小球吸附Pb~(2+)的适宜初始p H值为4~5.Na Cl、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2对固定化小球的吸附性能有一定的促进作用.本研究所制固定化海洋硅藻球形吸附材料对Pb~(2+)的吸附容量明显优于大部分研究所报道的固定化生物吸附剂,是一种很有潜力的生物吸附材料.     

啤酒酵母吸附重金属离子铅的研究

采用北京啤酒厂的啤酒酵母自制生物吸附剂,用于吸附重金属离子铅.考察了啤酒酵母吸附Pb2+过程中的影响因素,包括pH值、初始Pb2+质量浓度及酸碱预处理方法等.实验结果表明,啤酒酵母对Pb2+的吸附量随pH值的增加而增大,当pH=6时达到吸附最大值,吸附的最佳pH范围是4～7;随着初始Pb2+质量浓度增加,吸附量有所提高:当溶液初始Pb2+质量浓度为500 mg/L,pH=6时达到实验条件下的最大吸附量,为每g酵母吸附Pb2+ 107 mg;啤酒酵母对Pb2+的吸附过程遵循Langmuir方程;啤酒酵母经酸处理后吸附量增大.      

生物炭固定耐镉菌群对Cd2+的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对固定化菌剂吸附Cd²⁺性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd²⁺的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd²⁺的吸附效果最佳,在Cd²⁺浓度为20 mg·L^-1、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^-1的条件下,ZBCM对Cd²⁺的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd²⁺后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd²⁺的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd²⁺的吸附...     

固定化SRB处理低浓度含铬废水

主要选用海藻酸钠和聚乙烯醇等为包埋剂,采用包埋法对SRB细菌进行固定化,并且以固定化小球对铬的去除率为主要参考指标,从失重率、传质性等方面综合考虑,通过正交试验确定固定化小球的最佳配比,同时采用这种新型的固定化小球处理含低浓度铬废水。试验结果表明,固定化SRB小球的最佳包埋条件为:聚乙烯醇8%,二氧化硅2%,海藻酸钠0.2%,活性炭3%,菌液含量30%,饱和硼酸中氯化钙2%,交联时间24 h。固定化小球处理低浓度含铬废水的最佳条件为:p H为6,温度为30℃,初始铬离子浓度为1 mg/L,在250 min内小球表面的活性位点趋于饱和,此时Cr去除率为92%。     

PVA-膨润土包埋固定化荒漠丝状蓝藻复合体的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附特性

利用聚乙烯醇、膨润土包埋固定一种广泛分布的荒漠丝状蓝藻——具鞘微鞘藻,通过正交试验考察了聚乙烯醇（PVA）、膨润土、蓝藻藻粉和交联时间等用于复合材料制备的最佳参数配比,并研究了这种复合材料对Cu²⁺的吸附特性.结果表明,PVA-膨润土-蓝藻复合固定化小球（MIBB）最佳制备条件为PVA 8%、膨润土2%、蓝藻3 g·L^-1、交联时间12 h,此条件下吸附率高达99.12%.单因素吸附实验表明,MIBB吸附Cu²⁺的最佳条件为投加量4%、pH 5.5、温度30℃,MIBB对Cu²⁺的吸附率随着Cu²⁺初始浓度的增加而降低,吸附量则随Cu²⁺初始浓度的增加而升高;整个吸附过程可分为快速吸附（前8 h）和慢速积累与吸附平衡（8~24 h）两个阶段.相比于蓝藻小球（CB）、膨润土小球（BB）和空白对照小球（CKB）,MIBB对Cu²⁺具有更好的吸附性能.吸附等温模型拟合发现,MIBB对Cu²⁺的吸附符合Langmuir、Freundlich和Temkin等温方程,Langmuir方程拟合最好,说明吸附过程是典型的单分子层吸附,最大拟合吸附量为125.313 mg·g^-1.吸附动力学模型拟合表明,MIBB对Cu²⁺的吸附过程可用Lagergren准二级动力学方程描述,而颗粒内扩散动力学曲线表明吸附过程经过弯曲、线性和平衡3个阶段.表征分析表明,MIBB吸附反应改变了固定化小球的超微结构,并发生了基团的化学位移和结合能变化.吸附-解吸附表明,MIBB重复利用率高、可有效回收利用.     

壳聚糖-海藻酸钠固定化菌小球处理猪场沼液

采用包埋法,以海藻酸钠-壳聚糖为载体、自行筛选的高效脱氨氮菌为目标菌制备固定化菌小球,用于去除猪场沼液中的氨氮.优化了固定化小球的制备条件,考察了废水处理条件对氨氮去除效果的影响.结果表明,固定化菌小球的最佳制备条件为：壳聚糖投加量20g/L、海藻酸钠投加量10g/L、目标菌种包埋量2：5（V/V）.处理含氨氮废水时,在不调节废水pH值的条件下,当固定化菌小球投加量为15g/L、反应时间为4h时,氨氮的去除率为93.9%,其中吸附作用对氨氮的去除率为64.3%,微生物作用对氨氮的去除率为29.6%.扫描电镜表征结果表明,处理废水后,固定化菌小球外部及内部微生物数量明显增多.动力学与等温线拟合结果显示,固定化菌小球对废水中氨氮的去除过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.9252）和Langmuir等温线方程（R²=0.9578）.     

固定化苏云金杆菌以色列变种控制水中红虫的研究

采用聚乙烯醇(PVA)加少量海藻酸钠及活性炭的方法固定一株对红虫具有高效毒力的苏云金杆菌以色列变种(B.t.i).结果表明,控制质量分数分别为10%PVA、1%海藻酸钠和20%活性炭,采用4%CaCl₂的饱和硼酸溶液(pH为6.7)作为交联剂且交联时间为24h时,制得的凝胶颗粒机械强度好,操作简单,制作成本低.B.t.i固定化微球缓慢释放,且对红虫具有很高的毒力作用.     

浮游球衣菌去除废水中Pb2+的研究

以浮游球衣菌为生物吸附剂,考察了菌铅比、pH、温度和时间等因素对Pb²⁺吸附的影响.结果表明,浮游球衣菌对Pb²⁺有很好的吸附效果,该过程10min内即可达到吸附平衡,且温度对吸附效果影响不大.当pH5.5,菌含量0.6 g/L,铅离子初始浓度不大于20 mg/L时,Pb²⁺去除率近100%,浮游球衣菌最大单位吸附量为2.1 mmol/g干菌体.浮游球衣菌对0～60 mg/LPb²⁺的吸附符合Freundlich方程.HCl和EDTA溶液可有效地将Pb²⁺从菌体上解吸下来并可重复使用.     

海藻酸钠包埋活性炭与活性污泥的固定化技术

以海藻酸钠为包埋剂，以粉末活性炭和硅藻土分别为吸附剂，探索了用蠕动泵滴动法制备固定化活性污泥球形颗粒的工艺过程，并对所制备的固定化活性污泥球形颗粒，进行了餐厅废水的处理静态实验，从中检验了固定化颗粒的性能。实验结果表明，以活性炭为吸附剂添加制得的固定化活性污泥球形颗粒，具有较好的处理能力，是一种合适的材料，而以硅藻作为吸附剂添加时则效果较差。     

改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.     

Immobilization study of biosorption of heavy metal ions onto activated sludge

Activated sludge was immobilized into Ca-alginate beads via entrapment, and biosorption of three heavy metal ions, copper(Ⅱ), zinc(Ⅱ), and chromimum(Ⅱ), from aqueous solution in the concentration range of 10-100 mg/L was studied by using both entrapped activated sludge and inactivated free biomass at pH≤5. A biphasic metal adsorption pattern was observed in all immobilized biomass experiments. The biosorption of metal ions by the biosorbents increased with the initial concentration increased in the medium. The adsorption rate of immobilized pre-treated activated sludge(PAS) was much lower than that of free PAS due to the increase in mass transfer resistance resulting from the polymeric matrix. Biosorption equilibrium of beads was established in about 20 h and the adsorbed heavy metal ions did not change further with time. No significant effect of temperature was observed in the test for free biomass while immobilized PAS appeared to be strong temperature dependent in the test range of 10 and 40℃.Besides, the content of activated sludge in the calcium alginate bead has an influence on the uptake of heavy metals. The sorption equilibrium was well modeled by Langmuir isotherm, implying monomolecular adsorption mechanism. Carboxyl group in cell wall played an important role in surface adsorption of heavy metal ions on PAS.     

干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附特性与机理

硝化好氧颗粒污泥具有孔隙率高、比表面积大、沉淀性能好等特征,为考察其在重金属废水处理中的应用效果,以干硝化好氧颗粒污泥为吸附剂,研究其对水溶液中Pb2+的吸附特性及影响因素. 结果表明,Langmuir等温吸附方程可以很好地拟合干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附过程,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒上的吸附属于单分子层吸附,25 ℃下的饱和吸附容量为79.58 mg/g,R2为0.990 1. 吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡过程遵循伪二级动力学方程,废水初始ρ(Pb2+)分别为20、40、60 mg/L时,R2分别为1.000 0、1.000 0、0.999 9,同时颗粒内扩散方程RC(关联系数,分别为30.706%、28.019%、24.188%)均低于50%,表明颗粒内扩散是控制Pb2+吸附速率的关键步骤. 红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程中Pb2+主要与干硝化好氧颗粒污泥表面的O—H、N—H、CO、CC、C—OH、C—O—C等基团发生了作用. 吸附前、后的pH_ZCP(零点电荷)由2.5升至3.1,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒污泥上的吸附属于专性吸附,即发生了紧密层吸附. 研究显示,干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+具有较好的吸附效果,吸附机制主要包括无机微沉淀、表面络合、内层络合反应和离子交换等.      

高比表面植物基活性炭吸附水中对硝基苯胺的性能及影响因素

以互花米草与棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了2种低成本高比表面微孔植物基活性炭SA-AC和CS-AC,通过静态实验研究了其对水溶液中对硝基苯胺的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附剂剂量、溶液温度对吸附的影响,并探讨了等温吸附行为及其热力学性质.结果表明,在KOH与炭化料的质量比(剂料质量比)为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1.5 h条件下,活化制备的互花米草活性炭SA-AC和棉秆活性炭CS-AC的比表面积分别为2 825 m2.g-1和2 135 m2.g-1,微孔容积分别为1.192 cm3.g-1和1.011 cm3.g-1,对水溶液中对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为719和716 mg.g-1,远高于商业活性炭ST1300.溶液pH值和温度对吸附有较大影响,在低温及中性条件下有利于制备活性炭对水溶液中对硝基苯胺的吸附.Freundlich与Redlich-Peterson模型能很好地描述对硝基苯胺在2种活性炭上的吸附行为;热力学研究表明,吸附标准吉布斯自由能变ΔG0与标准焓变ΔH0均为负值,表明对硝基苯胺在这2种活性炭上的吸附属于自发的放热吸附过程;吸附标准熵变ΔS00,说明对硝基苯胺在活性炭表面上的迁移比在溶液中受到了更大的限制.