固定化烟曲霉吸附染料后的解吸平衡及动力学研究

对羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球中的2种活性染料的解吸剂进行了选择,并对其解吸平衡和解吸动力学进行了研究.结果表明,pH值为12.0的75%乙醇溶液对吸附在CMC固定化灭活烟曲霉小球中的活性艳蓝KN-R和活性艳红K-2BP的解吸效果较好;一级指数衰减方程能很好地描述对2种活性染料的解吸动力学;解吸平衡数据均可以用Freundlich等温模型来拟合.     

CMC固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R——批式实验与热力学

利用羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R溶液进行吸附脱色实验,考察了不同条件下对103.4mg·L-1活性艳蓝KN-R的吸附效果,探讨了吸附热力学.结果表明,48h内对103.4mg·L-1活性艳蓝KN-R溶液达到吸附平衡.对于吸附溶液最佳初始pH值为10.5.温度在10℃～50℃范围内时,温度越高,吸附量越大此外,CMC固定化灭活烟曲霉小球投加量为1%～5%时,随着投加量的增加吸附率由54.2%逐步增加到94.9%,而吸附量由54.7mg·g-1逐步降低到19.6mg·g-1.较高的盐度对吸附量的影响不大,NaCl浓度从0%增至3%时,吸附量仅下降了5.6mg·g-1.10℃～50℃温度范围内的热力学参数焓变(△H)值为15.343kJ·mol·K-1、熵变(△S)值为0.0607kJ·mol-1·K-1,自由能变(△G)值小于0.因此,CMC固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R的过程是一个自发进行的吸热过程,吸附过程中染料分子在固/液界面随意运动性能增加不大     

Na-CMC固定化烟曲霉对活性艳蓝KN-R的吸附脱色研究

采用羧甲基纤维素钠(Na-CMC)固定化烟曲霉对活性蒽醌染料活性艳蓝KN-R吸附脱色.通过批式吸附实验探讨了吸附体系的pH值、温度、供氧条件、盐度,固定化小球的粒径、接种量等对吸附脱色效率的影响.结果表明,适合于固定化小球吸附脱色的吸附体系的pH值在弱酸或碱性(4.3～9.0)范围内,不调pH值时(pH=4.3),48h的吸附率为94.5%,pH值为6～9时,48 h的吸附率在98%以上;固定化小球的最佳脱色温度为40℃,该温度下24h的吸附率达94.4%;氧充足情况下(摇床转速调节为50r·min-1)的吸附体系较静止状态能显著提高吸附脱色率;固定化小球脱色过程中能承受一定的盐度,NaCl浓度为0.1%时,吸附脱色效果最好;盐度为2.5%时,48h的吸附率降低至68.4%;粒径为2.0～3.85mm的固定化小球对活性艳蓝KN-R的吸附率相差不大;接种量为3.0%时的吸附脱色效果最好,24h对活性艳蓝KN-R的吸附率达91.0%.在烟曲霉生长期内,固定化小球吸附脱色动力学符合一级动力学方程.     

CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附机理——吸附平衡、动力学和扩散传质过程

考察了羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R的吸附平衡、吸附动力学和扩散传质过程.结果表明:CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,而且用Langmuir模型更好,最大单分子层吸附量为66.7mg·g-1.吸附动力学很好地符合准二级动力学模型.小球内部扩散过程用Weber-Morris模型拟合的结果反映小球内部扩散过程是其吸附控制步骤,且染料从小球液相边界层向小球表面的扩散过程亦不能忽略.用外部传质模型Mathews and Weber (M & W)模型和Frusawa and Smith(F & S)模型分别计算得到的外部传质速度的表征值β1S值均小于0.1 h-1.初始染料浓度越大,染料从液相到固相的外部传质速度越慢,而在小球内部越易扩散.     

烟曲霉菌吸附染料的解吸及其机理

研究了烟曲霉(Aspergillus fumigatus)生长菌体吸附染料后的解吸情况及其机理。结果表明,吸附有直接染料或活性染料的生长菌体在甲醇体系中均有相当高的解析率;解吸剂溶液的酸碱性对解吸率有很大影响,酸性环境下解吸受到抑制,而碱性环境可显著提高解吸速度和解吸率;初始温度对解吸的影响较小,温度升高,解吸率有所降低;解吸剂用量较少,只需少量解吸剂,吸附在生长菌体中的染料就可比较彻底的解吸出来。采用甲醇解吸吸附有活性艳蓝KN-R的生长菌体的作用机理为,甲醇和染料分子中的磺酸基发生了放热反应,生成了磺酸甲酯。吸附有活性艳蓝KN-R的生长菌体在甲醇体系中的解吸符合一级指数衰减模型,解吸初始阶段,反应速度较快;反应中后期,甲醇要突破缠绕致密的菌丝球和生物膜的障碍才能和染料相接触,因而反应速度较慢。吸附有染料的生长菌体在采用甲醇解吸出吸附在其上的染料后,仍可接入到染料体系中对其进行吸附脱色,且可连续使用3次以上。     

丝瓜瓤固定无花果曲霉吸附活性艳蓝KN-R的脱色研究

利用植物载体丝瓜瓤对无花果曲霉(Aspergillus ficuum)进行固定,并对活性艳蓝KN-R进行脱色研究探讨了固定化菌体的菌龄、pH、温度、菌量对染料脱色的影响.比较了固定化菌体与菌丝球对活性艳蓝KN-R的脱色效果,研究了该固定化菌体的重复利用和动力学实验,并进行了实际废水的脱色研究.结果表明,最佳脱色条件为菌龄3d,温度33℃,pH为6.0,菌量对染料脱色的影响依次为2%＞1%＞0.5%;固定化菌体对活性艳蓝KN-R的脱色效果优于菌丝球,且它对实际染料废水的脱色率均达80%以上;丝瓜瓤固定无花果曲霉对不同初始浓度(25～186mg·L-1)活性艳蓝KN-R的脱色过程遵循二级动力学方程;经6次重复利用后的该固定化菌体,其脱色率仍达80.79%.     

应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R

研究了染料高效吸附菌(青霉菌BX1)的生长条件及其对活性艳蓝KN-R的吸附特性为避免染料对其生长的毒害,本研究将菌体培养及其对染料的吸附分离.结果表明,青霉菌BX1生长分3个阶段:孢子活化、线性生长和菌体自解.菌体生长的最佳温度为30℃,最优碳源依次为淀粉＞木糖＞蔗糖＞麦芽糖＞葡萄糖＞乳糖,最佳pH值为4.0用培养48h的活菌体吸附水中的100mg/L的活性艳蓝KN-R,120min脱色率达93.7%,20℃时菌体(以干菌重计)对染料的最大饱和吸附量为159mg/g.     

固定化青霉菌吸附活性艳蓝KN-R的脱色研究

利用植物载体玉米芯对青霉菌X5进行了固定化研究.通过正交试验确定载体固定化真菌的最优条件,考察了pH值、温度、盐浓度、葡萄糖浓度对菌株脱色的影响.结果表明,菌量为8g/L,载体大小为1/3×1cm²×π×1cm,载体个数为15个,摇床转速为100r/min条件下玉米芯能够有效地固定菌体,固定化菌对染料脱色的最佳温度为30℃,pH值为3.0,葡萄糖浓度为10g/L,盐度对脱色有一定的影响,在最优条件下,固定化菌对活性艳蓝KN-R脱色率达到95%以上.固定化菌对活性艳蓝脱色符合二级动力学方程,生物吸附过程较好地符合Freundlich吸附模型,固定化菌体重复利用5次后,脱色率仍达73.51%.     

不同波长紫外光催化降解活性艳蓝KN-R动力学研究

以蒽醌类染料活性艳蓝KN-R(以下简称KN-R)为对象,以TiO2为光催化剂,实验了不同波段紫外光条件下KN-R的降解过程。结果表明:365 nm和254 nm两种波段对于KN-R的光催化降解过程均符合假一级动力学方程,但是通过对比各初始浓度下活性艳红KN-R的反应速率常数(Kapp)可以发现,在相同紫外灯功率下,短波辐射下的Kapp平均为长波辐射下Kapp的3倍,说明短波紫外更有利于活性艳蓝KN-R的降解。     

青霉菌GX2对蒽醌染料的吸附作用

GX2生长菌体对 4种蒽醌染料均表现出优良的吸附性能 ,但由于染料分子的结构不同 ,吸附速率和吸附率也表现出一定的差异 .染料对菌体的生长具有一定的抑制作用 ,但即使在很高的染料浓度下 ,GX2生长菌体仍表现出很强的吸附性能 .对 250mg/L活性艳蓝KN-R的吸附率高达 100% ,对 400mg/LKN R的吸附率也可达91.4% .在 0～2%范围内 ,随着盐度 (NaCl)的增加 ,菌体干重增加 ;颗粒状菌团的直径却随之减小 ,比表面积增大 ,对GX2生长菌体的染料吸附表现出较为明显的促进作用 .碳源浓度通过影响菌体的生长而影响染料吸附 ,当培养基中的葡萄糖浓度大于 2.5g/L时 ,即可使浓度为 120mg/L的活性艳蓝KN R溶液完全脱色 .生长菌体具有比静止活体和死体更好的吸附性能 .     

Comparison of four supports for adsorption of reactive dyes by immobilized Aspergillus fumigatus beads

Four materials, sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC), sodium alginate (SA), polyvinyl alcohol (PVA), and chitosan (CTS), were prepared as supports for entrapping fungus Aspergillus fumigatus. The adsorption of synthetic dyes. Reactive Brilliant Blue KN-R, and Reactive Brilliant Red K-2BP, by these immobilized gel beads and plain gel beads was evaluated. The adsorption efficiencies of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by CTS immobilized beads were 89.1% and 93.5% in 12 h, respectively. The adsorption efficiency by Na-CMC immobilized beads was slightly lower than that of mycelial pellets. But the dye culture mediums were almost completely decolorized in 48 h using the above-mentioned two immobilized beads (exceeding 95%). The adsorption efficiency by SA immobilized beads exceeded 92% in 48 h. PVA-SA immobilized beads showed the lowest adsorption efficiency, which was 79.8% for Reactive Brilliant Red K-2BP and 92.5% for Reactive Brilliant Blue KN-R in 48 h. Comparing the adsorption efficiency by plain gel beads, Na-CMC plain gel beads ranked next to CTS ones. SA and PVA-SA plain gel beads hardly had the ability of adsorbing dyes. Subsequently, the growth of mycelia in Na-CMC and SA immobilized beads were evaluated. The biomass increased continuously in 72 h. The adsorption capacity of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by Na-CMC immobilized beads was 78.0 and 86.7 mg/g, respectively. The SEM micrographs show that the surface structure of Na-CMC immobilized bead is loose and finely porous, which facilitates diffusion of the dyes.     

羧甲基壳聚糖对三种染料废水脱色效果研究

为了探究羧甲基壳聚糖(CMC)对活性艳红X-3B、直接湖蓝5B、酸性橙Ⅱ三种常用染料废水的脱色效果,重点研究了pH值、CMC投加浓度、温度、搅拌时间以及沉降时间对单一染料废水处理效果的影响,分析了脱色效果的影响因素并优化了脱色工艺参数.结果表明,CMC对三种染料废水的脱色效果显著,最佳脱色条件为:pH 2~4,投加量150~250 mg/L,温度25℃,搅拌时间30 min,沉降时间60~90 min.最佳脱色条件下三种染料废水脱色率分别为86%、98%、80%.     

东方伊萨酵母YP-1对染料活性艳红K-2BP的脱色

利用含染料的选择性培养基从土壤中分离出一株对活性艳红K-2BP有明显脱色效果的酵母菌株YP-1,经鉴定为东方伊萨酵母Issatchenkia orientalis.结果表明,该酵母菌对￡400mg/L的活性艳红K-2BP有较好的脱色效果.对于活性艳红K-2BP起始浓度为100mg/L的培养基,该菌株可在12h达到99%以上的最大脱色率,其最佳接种量为10%(体积分数),最适pH值在3~9之间,氮源(NH4)2SO4的浓度30.02%,碳源葡萄糖的浓度30.2%.脱色机理研究结果表明,该酵母对活性艳红K-2BP的去除是先吸附后生物降解.此外,该菌株对初始浓度为200mg/L的偶氮染料活性黑KN-B的脱色率也可达99.5%.     

海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

非灭菌环境投加染料时间对白腐真菌降解活性染料的影响

应用氮限制液体培养基(C/N=56／8．7)研究了非灭菌环境投加染料时间对白腐真菌Phanerochaete chrysosporium降解活性艳红K-2BP染料的影响．试验结果表明,纯培养2d和3d后,在非灭菌环境投加活性艳红K-2BP染料的体系脱色率与在灭菌环境投加该染料的体系基本相当,其5d脱色率在90％以上;而纯培养ld时在非灭菌环境投加染料体系的脱色率却只有8l％．引起纯培养ld体系脱色率降低的主要原因是活性艳红K-2BP对白腐真菌Phanerochaete chrysosporium的生长有抑制作用和反应体系感染了酵母菌．但是,如果纯培养延长至2d以后,由于白腐真菌菌丝体已在体系内占优势,尽管在非灭菌环境下还有酵母菌侵入,但它不会占优势,从而也就不会影响白腐真菌对染料的降解作用．因此,在氮限制液体培养基中,只要白腐真菌Phanerochaete chrysosporium在反应体系占优势,就可以适当缩短纯培养时间,提前在非灭菌环境投加染料,使白腐真菌Phanerochaete chrysosporium的培养和对活性染料的脱色同步进行．     

活性炭纤维对活性染料的吸附动力学研究

研究了活性炭纤维从水溶液中吸附4种活性染料（活性艳红K-2BP、活性翠蓝KN-G、活性金黄K-3RP、活性黑KN-B）的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,活性炭纤维对4种染料的平衡吸附量q_e均随着初始浓度和温度的增加而升高,相同条件下,q_e的大小顺序为：活性艳红＞活性金黄＞活性黑＞活性翠蓝.吸附过程符合伪二级吸附速率方程,染料分子的空间结构、大小和极性是影响初始吸附速率的主要因素.活性炭纤维对4种染料的吸附活化能都比较低,依次为16 .42、3 .56、5 .21和26 .38 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.     

介体厌氧催化活性艳红K-2BP脱色及构效特性研究

研究了筛选出的4种结构相似的醌类氧化还原介体对活性艳红K-2BP厌氧脱色的促进作用,并分析了介体促进效果与其化学结构活性相关性. 在35℃中温厌氧条件下,采用间歇批量实验法,测定不同体系中介体催化活性艳红K-2BP脱色效果.结果表明,①结构相似的醌类氧化还原介体蒽醌(AQ)、1,5-二氯蒽醌(1,5-AQ)、1,8-二氯蒽醌(1,8-AQ)和1,4,5,8-四氯蒽醌(1,4,5,8-AQ),均促进活性艳红K-2BP脱色,反应速率提高了1.4～3倍;②当醌类介体投加浓度为4 mmol·L^-1,活性艳红K-2BP染料浓度为300 mg·L^-1时,促进作用由大到小的顺序为:1,8-AQ>1,5-AQ>AQ>1,4,5,8-AQ;③ 当活性艳红K-2BP染料浓度为300 mg·L^-1时,1,8-AQ促进效果最佳且脱色速率常数随1,8-AQ浓度的增加而增加呈线性关系;④介体促进效果与介体取代基团数量、位置和电子共轭效应相关.本研究初步建立了氧化还原介体定性/定量构-效关系数学模型,探究和完善非水溶性氧化还原介体催化强化理论体系.     

pH值对白腐真菌液体培养基抑制杂菌效果的影响研究

应用摇瓶试验研究了不同初始pH值对白腐真菌Phanerochaete chrysosporium液体培养基在非灭菌环境抑制杂菌效果的影响.结果表明,当采用Phanerochaete chrysosporium孢子作为种子在非灭菌环境进行培养时,初始pH值为3.6和4.4的液体培养基在培养第1d仅感染酵母菌,而初始pH值为5.6的液体培养基不仅感染了酵母菌而且还感染了细菌;正是由于非灭菌环境培养体系感染杂菌,使得后续Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP的脱色能力大大降低甚至丧失;而采用灭菌环境培养Phanerochaete chrysosporium,非灭菌环境脱色活性艳红K-2BP的方法却获得了较好的脱色效果,3种初始pH值的氮限制液体培养基培养出的Phanerochaete chrysosporium对活性艳红K-2BP 45h的脱色率均在70%以上,接近或超过灭菌环境的结果,其中初始pH值为4.4的液体培养基培养的Phanerochaete chrysosporium在非灭菌环境对活性艳红K-2BP的脱色效果最好,其24h的脱色率达到80%以上.尽管3种pH液体培养基在脱色过程中也同样感染了杂菌,但与非灭菌环境培养体系相比含量很少,没有影响脱色效果.因此,可以得出低pH值(pH=3.6,pH=4.4)氮限制培养基虽然在一定程度上可以抑制细菌,但是却不能抑制酵母菌;当在非灭菌环境使用Phanerochaete chrysosporium脱色活性染料时,Phanerochaete chrysosporium只有在灭菌环境培养至菌丝体形成并在整个系统占优势,才能获得较高的脱色效果.