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三裂叶豚草生物吸附剂对含Cu~(2+)污水处理研究

胡茂盛

   本论文是基于国家“973”科技计划项目“东北老工业基地环境污染形成机理及生态修复”的资助而开展的,试图研究东北地区的林业有害入侵植物三裂叶豚草对重金属离子的螯合能力,探索其作为一种来源丰富、成本低廉的新型生物吸附剂的可能性与潜力,期望在处理水体中重金属污染的同时,在一定程度上也限制该有害入侵植物的疯狂扩散,达到防止与利用相结合的双赢效果。同时,本论文还采用匀浆技术制备三裂叶豚草细胞团块或单细胞以及引入工程中的负压空化技术来进一步强化三裂叶豚草对重金属的吸附能力。本论文获得的主要结论为: 1)三裂叶豚草的根、茎、叶、花蕾四个部位对Cu~(2+)具有较强的吸附作用,且吸附能力的顺序为叶>花蕾>茎>根。 2)三裂叶豚草的匀浆体系微观组成有组织团块、细胞团块、单细胞、不规则团块组成,应用血球计数板计数法统计不同打浆时间各颗粒类型吸附剂的数量和比例,确定匀浆55秒时细胞团块与单细胞之和体系中存所占的比重最大。 3)三裂叶豚草对Cu~(2+)负压空化生物吸附中试结果表明,三裂叶豚草对Cu~(2+)的吸附速度快,吸附40min基本上能够达到吸附平衡,吸附率达到89.77%,相应单位吸附率为3.59mg·g~(-1),此后随着吸附时间的增加吸附率变化较小;当[三裂叶豚草]∶[Cu~(2+)]=1.25g·L~(-1)∶50mg·L~(-1)=25∶1时,假苍耳对Cu~(2+)平均吸附率为89.91%,单位吸附率为3.59mg·g~(-1);含铜污水经生物吸附中试处理后Cu~(2+)浓度由起始的50mg·L~(-1)降为0.045mg·L~(-1),达到了饮用水1mg·L~(-1)的国家标准。 4)三裂叶豚草吸附剂对Cu~(2+)离子的吸附量与Cu~(2+)离子平衡浓度之间的关系分析表明,吸附剂对Cu~(2+)离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和Freundlich等温吸附模型,但符合Langmuir等温吸附模型的程度更优,这说明Cu~(2+)离子在三裂叶豚草吸附剂上的吸附行为大部分是单分子层的吸附,并用Langmuir等温吸附方程求出最大单位吸附值qm=4.76mg·g~(-1)。 5)为了探究三裂叶豚草吸附剂对水中重金属离子Cu~(2+)的吸附机理,应用傅立叶红外光谱对吸附前后的吸附剂进行分析并比对,以确定Cu~(2+)离子的吸附位点,分析结果显示三裂叶豚草吸附剂中氨基中的N原子和羧基与羰基中C=O的氧原子有关,另外吸附行为还与其他含氮基团中的N原子有关,比如CNO,这个基团可能参与了对Cu~(2+)离子的吸附。 本论文的完成,揭示了三裂叶豚草对重金属Cu~(2+)的生物吸附规律,并通过匀浆单细胞制备技术和负压空化手段来提取其对重金属离子的吸附能力,初步探明了三裂叶豚草作为一种新型生物吸附剂的可能性与潜力。因此,本论文的开展对于开发一种新型的重金属生物吸附剂和相应水处理工艺及东北林业有害植物的综合防治提供了一定的理论依据。……   
[关键词]:三裂叶豚草;Cu~(2+);生物吸附;单细胞;负压空化;机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东北林业大学2007年