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1、题目 微生物絮凝剂对废水中铅的处理 摘 要1第一章 前言21.1传统重金属废水处理方法31.1.1化学沉淀法31.1.2浮选法31.1.3过滤法31.1.4电处理41.2微生物絮凝剂的介绍41.3国内外微生物絮凝剂的研究状况51.3.1国外研究状况51.3.2国内研究现状61.4 LDHs的概述71.5 论文选题的目的和意义7第二章 实验内容82.1实验材料82.2仪器82.3实验步骤92.3.1LDHs和微生物絮凝剂的制备：92.3.2各种因素对吸附的影响10第三章 絮凝剂对废水中铅的处理研究113.1碳酸型水滑石表征结果以及结合絮凝剂的电镜效果113.2结果与讨论143.2.1平衡时间及热
2、力学吸附模型的确立143.2.2 pH值对吸附的影响153.2.3镉离子的存在对吸附的影响163.2.5投加量对吸附的影响18第四章 结论与展望184.1结论194.2前景与展望19参考文献20致谢21 3 摘 要 水体中的铅是环境的危险污染物之一，寻找经济、高效的废水中铅的去除方法是水处理研究 的热点问题。这篇论文是进行优化处理微生物絮凝剂。首先制备了LDHs，再进行制备胞外聚合物。将LDHs进行了表征。将两者相结合，合成新型的微生物絮凝剂，表征结合的效果。然后进行优化处理废水中的铅离子。通过设定不同的温度、pH值来研究它们对吸附的影响，探究了絮凝剂投加量等对处理效果的影响。初步得出，在35
3、、pH=6、投加量适宜、不存在外界重金属干扰离子等情况下，微生物絮凝剂具有比较好的絮凝效果。关键词：胞外聚合物 微生物絮凝剂 铅离子 废水 LDHs 优化 Abstract Lead in wastewater is one of hazardous pollutants in environment. Finding an economic and effective method for removing Pb2+ from wastewater has been the hot point problem in water treatment researches.In this pap
4、ers,my itention is to optimize microbial flocculants.First prepare LDHs, then extracellular polymeric substances.LDHs were characterized. Comebine them to make the synthesis of new microbial flocculants.Characterize the combined products.And then apply the products into the improvement of Lead ions
5、in the wastewater. By setting different temperatures, pH values to study their influence on the adsorption, and to explore the treatment effect of flocculant dosage and so on. Draw the preliminary conclusion,the appropriate conditions is 35, pH = 6 .When the flocculant dosage is appropriate and ther
6、e is no heavy metals outside interference ions, microbial flocculant has a better treatment effect.Key words: extracellular polymers; microbial flocculants,; lead ions; wastewater, LDHs,; optimization 第一章 前言 20世纪以来科学技术迅猛发展，促进了经济的发展，提高了人民的生活水平，然而，与此同时，人类也付出了惨重的代价。由于工业“三废”机动车尾气的排放、污水灌溉和农药、除草剂、化肥等的使用以及
7、矿业的发展，严重地污染了土壤、水质和大气。据报道，1989年中国有色冶金工业向环境中排放重金属Hg为56t，Cd为88 t，As为173t，Pb为226t。美国科学家对一些公路及城市的土壤进行过化学分析，发现其中铅的含量出奇的高，达到最大允许量的几十倍，甚至几百倍。2004年，夏厚林等人根据中国药典2000 版一部附录重金属检查法及对外贸易经济合作部颁布的药用植物及制剂进出口绿色行业标准中有关铅、镉、汞的测定法，测定了元胡止痛片中重金属总量，结果铅、镉、汞含量均有不同程度的超标。重金属污染目前已相当严重，其对环境和生物的危害极大，同时，其易通过食物链而富集，因此，已经引起了世界各国科学家的高度
8、重视，解决这个问题已迫在眉睫。在这些重金属中，铅是可在人体和动物组织中积蓄的有毒金属。主要来源于各种油漆、涂料、蓄电池、冶炼、五金、机械、电镀、化妆品、染发剂、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自来水管等。它是通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官亲和，主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤，易受害的人群有儿童、老人、免疫低下人群。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L，用含铅0.14.4mg/L的水灌溉水稻和小麦时，作物中铅含量明显增加。人体内正常的铅含量应该在0.1毫克/升，如果含量超标，导致血红蛋白合成障碍而出现贫血，损害神经系统。而幼儿大脑受铅的损害要比成人敏感得多1。随着社会
9、的发展 ，对含铅废水进行处理并综合回收利用是生产和生活中不容忽视的问题。选择合适的重金属处理方法对减轻环境污染显得尤为重要，传统的处理方法有以下几种:1.1传统重金属废水处理方法1.1.1化学沉淀法 化学沉淀法被广泛应用于废水中重金属离子的去除。溶解的金属离子在pH值调整11后，与沉淀剂(如石灰)转化为不溶的固体，其中比较典型的是氢氧化物。石灰和氢氧化钙是最普遍使用的沉淀剂。化学沉淀法的突出优点是过程简单、设备投资少、操作方便安全等。缺点是不仅需要大量的沉淀剂，还必须对产生的废浆作进一步处理。1.1.2浮选法 浮选法是利用气泡从液相中分离固体或其他液体的方法，具体是指附着在气泡上的粒子可随气泡
10、的上浮将依附在粒子上的重金属离子加以分离。浮选法是一种物理分离过程，它在去除废水中的重金属离子上很有潜力。浮选法分为以下几类：分散空气浮选法，溶解空气浮选法，真空空气浮选法，电浮选法， 生物浮选法。其中，溶解空气浮选法是用来处理含重金属离子废水最普遍的方法。该方法具有如下优点：对小粒子有良好的去除效果、处理时间较短、费用较低，是一种有潜力的废水处理方法2。 1.1.3过滤法(一）膜过滤法 膜过滤法不仅能去除悬浮固体物与有机物，还能高效地去除无机污染物，比如重金属物质。在处理无机废水中，根据保留颗粒的尺寸大小，可选择超滤、纳米过滤以及反渗透法等不同的过滤方法。 （二）超滤法 超滤法应用透过膜分离
11、无机废水中的重金属。透过膜的尺寸范围为520nm，可以使水以及低分子量的溶质通过，大分子(分子量1000100000)以及悬浮的固体颗粒物等其他物质则被截留下来 。 （三）纳米过滤 纳米过滤膜介于超滤膜与反渗透膜之间。它的分离机理包括原子筛分效应与电效应。纳米膜上的带电离子与液体中的离子形成离子对，同时后者被除去。这种膜的小孔道以及表面电荷使得尺寸小于孔道的离子能被去除。纳米过滤法比反渗透法需要的压力低，因此，操作费用也较后者低。一般说来，纳米过滤法可以处理含重金属离子浓度大于2000mg/L的无机废水。如何在多种膜分离方法中选择最合适的，主要考虑以下几个因素：废水的性质、金属离子在水中的本性
12、与浓度、pH值与温度。除此之外，膜还要和投料溶液与清洁剂相配套，以使表面污塞最小。 1.1.4电处理 电渗析是一种膜分离技术，在加以电势的情况下，溶液中的离子化物种通过离子交换膜。膜是具有正电荷或负电荷的塑料。当含有离子的溶液通过膜时：阳离子向负极运动，阴离子向正极运动，通过离子交换膜。电渗法并不能有效去除浓度大于1000mgL的离子，它更适用于浓度小于20mgL的离子的去除。膜电解是一种电势作用下的化学过程。它可被用于金属离子的纯化。阴极有两类：传统的金属阴极、高比表面的阴极。电解发生时，正极发生氧化反应，负极发生还原反应。这一方法被有效地应用于碳电极废水中镉离子的去除上。缺点是能耗较高。电
13、沉积为了更有效地去除废水中的重金属离子，研究者将电压加到传统的化学沉淀方法中。根据电极的不同，电沉积可以分别应用于酸性和碱性溶液中。 上述传统的去除方法都或多或少的存在缺点与不足，选择更加环保，且环境友好的处理方法是科学家目前研究的重点。微生物絮凝剂是其中的一种。1.2微生物絮凝剂的介绍 微生物絮凝剂(Microbial Flocculants，简称MBF )是利用生物技术等方法将微生物体或其分泌物，通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种新型、高效、无毒、廉价的水处理剂。不同微生物在特定条件下产生的絮凝剂种类不同，按其化学组成分类，生物絮凝剂大多数为机能性多糖和机能性蛋白质类物质，另外还有少量属
14、于脂类和DNA等其他类型。按絮凝剂的来源大致可分为3类：( 1 ) 直接利用微生物细胞的絮凝剂。如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母，大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中；( 2 )利用微生物细胞壁提取物如酵母细胞壁葡萄糖 ，甘露聚糖、蛋白质等成分均可用作絮凝剂；( 3 )利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，包括胞外代谢产物和胞内代谢产物。KCrabtree等对菌胶团细菌 Zoogloear amigera的研究证明，胞内聚合物PHB具有絮凝性。目前 ，研究获得的微生物絮凝剂主要是胞外代谢产物。 按其微生物菌株情况可分为下面三种：( 1 ) 纯种菌株及其产生的生物絮凝剂。国内研究的大多属于此类，如 Dem
15、atium sp .、 Pa cecilomyces sp、Acinetobacter sp、 Alcaligenes sp、 Agrobacteri -am sp 等。( 2 ) 混合菌株及其产生的微生物絮凝剂。如 Kurane等分离的产微生物絮凝剂的微生物R-3就是4种菌株的混合体。( 3 ) 基因复合型菌株，利用生物工程技术，将筛选出的具有絮凝性能的菌株和具有降解性能而没有絮凝性能的菌株，进行遗传因子质体的移植所产生的新菌株。使其不仅具有絮凝的功效且有降解污染物质的功能 3。 到目前为止，对絮凝的机理尚未有一个清晰的解释，还处于探讨阶段。目前，微生物絮凝剂作用机理存在多种假说普遍被人接受的作用机理有： (1) 吸附架桥作用 吸附架桥作用学说认为微生物絮凝剂是链状结构的高分子聚合物，在高分子物质浓度较低
