申华[1]2008年在《江蓠对水体重金属铅、镍的生物修复效果及其生理适应性研究》文中进行了进一步梳理近年来,藻类被认为是理想的生物修复材料而受到人们的广泛关注。江蓠为温带或热带、亚热带性藻类,在我国沿海都有分布。江蓠属的种类适应性强、生长快、产量高、栽培方法简单,容易推广。本次实验研究将以大型海藻细基江篱繁枝变型(Gracilaria tenuistipitata Var.liui Zhang et Xia)为研究材料,以Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重金属离子为污染因子,通过室内静态模拟实验,综合利用等离子发射光谱仪,超速离心机,差速离心机等实验手段从不同角度比研究了江蓠藻粉吸附水溶液中Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重金属离子的特性及吸附平衡模型;活体江蓠在单一重金属离子Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)污染胁迫下江蓠对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重金属离子的短期去除效果、各重金属离子在其体内蓄积效应、江蓠质外体、共质体以及江蓠各功能细胞器中重金属离子的分布情况。初步评价江蓠对重金属的净化效果。为进一步探讨江蓠吸附重金属的生理生化机制及其在重金属污染环境中的实际应用奠定理论基础。在江蓠藻粉的吸附实验中,我们发现,pH值在2.3-5.2范围内,pH值越低江蓠藻粉对Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)重金属离子的吸附量越小,pH值在5.2-6.8时有较大吸附量。在水温20℃、pH值6.8的条件下,江蓠藻粉分别对Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子的吸附量最高可达65.5和45.2mg/g。Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)重金属离子对江蓠的生长均有一定的影响,其中Pb(Ⅱ)对江蓠的毒害作用比Ni(Ⅱ)对江蓠的毒害作用严重。在单一重金属污水环境下,江蓠对水体重金属离子的累积去除率大小为Pb(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ),在低浓度(0.05mg/L)时,经过1d的生物吸附,江蓠对Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除率均在90%以上,说明江蓠对低浓度的Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在短期内有很好的生物修复效果。重金属Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在江蓠体内蓄积量的大小为Pb(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ),在Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)重金属离子浓度均为5mg/L时,Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)重金属离子在江蓠体内的蓄积量分别为985.64μg/gFW和649.5μg/gFW。Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)重金属离子主要分布在江蓠的质外体中,在细胞质的各功能细胞器之间Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分布量的大小顺序为叶绿体＞核糖体＞线粒体＞细胞核。另外,还分别研究了不同浓度的Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重金属离子对江蓠处理3d和6d时,江蓠藻体内藻红素含量、叶绿素a含量、蛋白质含量、藻胆蛋白(包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白)含量的变化以及水体重金属Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)对江蓠超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、脯氨酸含量的影响。结果显示,在Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)重金属离子的胁迫下,江蓠的生长、生理生化指标均呈现出一定的变化规律。通过制作石蜡切片观察发现,Pb(Ⅱ)对江蓠细胞的损伤程度比Ni(Ⅱ)对其损伤程度严重,高浓度(5mg/L)的Pb(Ⅱ)对江蓠细胞的损伤比较厉害,外周细胞层数明显减少,细胞破裂现象比较严重。
邓莉萍[2]2008年在《藻体对水环境中N、P及重金属Cu~（2+）、Pb~（2+）、Cd~（2+）、Cr~（6+）的吸附特征研究》文中研究表明随着全球生态环境的恶化,各国日益重视对水体中各种污染物的治理。利用藻类的吸收、富集和降解作用,可以去除污水中的营养物质、重金属离子和有机污染物,与其他物理、化学及工程的方法相比,该技术具有以下优点:成本低、能耗小、治理效果较好,对环境污染小,有利于资源化,有利于整体生态环境的改善,是治理水质污染的新途径。本文利用几种大型海藻对富营养化海水进行处理,结果发现孔石莼、刚毛藻均有很强的吸收N、P的能力,吸收能力依次为褶曲刚毛藻>束生刚毛藻>孔石莼。水体中褶曲刚毛藻3 g/L含量,在3～5小时之内,可把中等以上富营养化海水中的N、P降低至一类海水水平。利用刚毛藻处理富营养化地下海水和养殖废水,进行海参和大菱鲆养殖试验,探索藻类净化水质和废水循环利用的新模式,使水体保持较低的营养盐状态,减轻养殖废水对环境的影响,实现了海水养殖业与环境的可持续发展。刚毛藻在我国近海滩涂分布广泛,利用它来处理富营养化水体,并和水产养殖业相结合,既净化水体,使养殖废水能循环利用,满足水产养殖的需求,又改善水产业生态环境。同时,将回收藻体生产优质饲料、食品和药物等,实现藻类资源的高值利用。刚毛藻营养丰富,用其替代鼠尾藻作海参饲料,资源丰富,成本低,效果好,是一种值得加以开发利用的宝贵资源,具有广泛的应用前景。生物吸附法是一种经济有效的移除废水中有害重金属离子的方法。由于藻类细胞壁中的多聚糖可提供吸附重金属的位点,廉价而蕴藏丰富的海藻对多种重金属表现出很强的吸附能力。所以本文通过分批实验,研究了非活体刚毛藻对水体中重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附影响因子、吸附热力学、吸附动力学及吸附机理,得到了平衡等温线及动力学数据。吸附过程的最佳pH值为5.0,吸附量随温度的升高而增加,水体中常见的Na+、K+、Ca2+、Mg2+阳离子及Cl-、NO3-、SO42-、C2O42-等阴离子的存在对吸附的影响并不显著。EDTA存在时,吸附百分率大大降低。吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。刚毛藻对重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附容量很高,25℃时,对Cu2+、Pb2+和Cd2+的最大吸附容量分别为1.61 mmol/g、0.96 mmol/g和0.98 mmol/g,且吸附过程为吸热反应。刚毛藻对重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附过程为化学吸附,在吸附过程中藻体表面的官能团可能与金属离子发生了螯合作用。吸附动力学过程符合pseudo-二级动力学模型,在初始的30min内,吸附速率很快,随后速率逐渐降低。解吸试验表明,用EDTA可以对重金属进行回收,刚毛藻可以循环利用。实验结果表明刚毛藻是一种高效、经济实用的生物吸附材料,可用来吸附回收水体中的重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+等。通过非活体刚毛藻对重金属Cr6+的吸附影响因子、吸附动力学、吸附机理的研究发现,刚毛藻对Cr6+具有很强的还原能力,对电镀废水中的Cr6+的还原去除提供了非常好的方法。吸附过程的最佳pH值为2～3,实际电镀废水通常在此pH范围,因此处理实际废水时,首先在原酸性条件下,对Cr6+进行还原去除,然后调废水pH至5.0,继续进行吸附,去除其他二价离子及被还原的三价Cr离子,实现了利用同一材料还原Cr6+为Cr3+,并将Cr3+和其他重金属离子同时去除。通过对机理的讨论,认为刚毛藻对Cr6+的生物吸附过程不是一个简单的“离子交换过程”,而是一个“吸附还原过程”。在海藻量足够的前提下,只要时间足够长,Cr6+可被彻底还原去除。利用工业废弃物褐藻渣,对水体中重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd2+及Cr6+的生物吸附特性分别进行了讨论,结果表明褐藻渣对重金属离子的吸附特性与刚毛藻一致,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程,在25℃时,pH为5.0时,由Langmuir方程求出褐藻渣对Cu2+、Pb2+和Cd2+的最大吸附容量分别为4.20 mmol/g、3.13 mmol/g和2.97 mmol/g。褐藻渣对低、高浓度的重金属Cr6+都具有很强的吸附能力,且移除效果比较彻底。实际应用结果表明,褐藻渣是一种高效、经济实用的生物吸附材料,可用来吸附回收水体中的重金属离子,具有广泛的应用前景。
李晓丽[3]2013年在《聚合物基新型复合吸附材料的制备及对水体中重金属污染物的吸附性能研究》文中认为本学位论文综述了重金属水污染的现状与危害,重金属废水的处理技术与方法的国内外研究及进展,吸附法处理重金属废水的研究进展及复合型吸附材料的设计,开发与应用。人类的生产和生活活动产生的含有重金属的废水由于某些原因未经处理或处理未达标就排向自然环境,由此导致的重金属水污染已经对生态环境,公众健康和社会经济的可持续发展造成严重威胁。各种有效去除水体中的重金属的处理技术与方法受到了世界各国政府和研究者们的极大关注。采用吸附技术来处理含重金属的废水是一种非常有效和具有发展前景的方法之一。因此,设计,研究和开发具有特殊或优异性能的吸附材料,是该领域最前沿和最引人注目的研究热点之一。正是基于吸附技术的高效和易操作性,设计并合成了一系列吸附量大,去除效率高,吸附速率快,对某种金属离子具有特殊选择性识别,易于分离,重复利用率高,价格低廉,制备简单,对环境无污染的聚合物基新型复合吸附材料。并运用电镜扫描,X-射线衍射,傅立叶红外光谱等手段对新型吸附剂的物理化学性质进行表征。在静态吸附模式下,考察了不同的操作条件对聚合物基新型复合型吸附材料吸附净化水溶液中重金属效果的影响,以获得新型吸附剂吸附重金属的最佳条件和最佳效果。并在此基础上,运用各种等温线模型,动力学模型和热力学模型对吸附平衡进行分析,研究吸附过程的性质,控速步骤及热力学行为。同时借助傅立叶红外光谱和光电子能谱对吸附净化机理进行探讨。再次,对吸附剂的解吸,再生及重复使用性能进行了研究。考察不同的解吸剂及浓度对解吸效果的影响,优化解吸操作,使新型吸附剂的吸附-解吸-再吸附操作能够持续进行。最后采用动态固定床工艺研究了新型吸附剂吸附净化重金属的效果与流速和进水金属浓度之间的关系,并采用动态数学模型对穿透曲线进行分析,为新型吸附剂的实际运用提供理论依据。本学位论文取得的主要研究结果如下：1.以CaCO3为发泡剂联合冻融循环方法制备了聚乙烯醇／壳聚糖(PVA/CS)复合型泡沫,通过批吸附实验研究了PVA/CS泡沫对水溶液中的Cu2+离子的吸附性能。研究结果显示,CS的引入不仅增强了PVA/CS泡沫的机械,化学和热力学稳定性,还提高了吸附能力,而且PVA, CaCO3和CS的不同配比对PVA/CS泡沫的吸附性能也产生了明显影响。PVA/CS泡沫对Cu2+的最大吸附量可达193.39mg/g,对含低浓度的Cu2+溶液去除效率高,吸附平衡符合Langmuir等温线模型,并且吸附是一种自发和吸热的过程。PVA/CS泡沫对Cu2+离子具有快的吸附速率,其吸附动力学遵循准二级化学反应模型,粒子内扩散是限速步骤,吸附过程同时涉及到化学吸附和物理吸附,这与PVA/CS泡沫的大网络结构和存在大量氨基和羟基有关。最后,考察了各种解吸剂的解吸效率,6个吸附-解吸循环对吸附剂的可重用性进行了评估。2.以CaCO3为开孔剂,以硼酸为交联剂制备了PVA/CS大孔复合球,通过批吸附实验研究了PVA/CS大孔球对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+离子的去除性能。研究显示,PVA/CS复合球具有大孔三维网络状结构。在吸附过程中,PVA和CS呈现出一种协同增强效应。该复合球吸附四种金属离子的能力为：Cu2+＞Pb2+＞Cd2+>Zn2+,动力学显示Pb2+和Cd2十的吸附速率要快于Cu2+和Zn2+。PVA/CS球呈现出明显的选择性,可从混合金属溶液中选择性去除Cu2+。为了拓宽PVA/CS大孔复合球的使用范围,同时制备了有机P掺杂的PVA/CS/ATMPZ大孔复合球明显增强了对Pb2+的吸附容量和选择性,加快了吸附速率,使pH的适用范围更宽广。在此基础上,采用Langmuir, Freundlich, Tempkin和D-R等温线；准一级反应,准二级反应和粒子内扩散方程来研究PVA/CS球和PVA/CS/ATMPZ球吸附过程的性质与限速步骤。对新型吸附剂的解吸与重复使用性能进行了评估。最后考察了动态实验条件下,PVA/CS/ATMPZ大孔复合球实际去除Pb2+的能力。3.首先制备了-]NH2功能化的ZrO2(ZrN),耳将其包埋在PVA中形成大孔球状PVA/ZrN来增强复合材料的使用性能。采用批吸附模式研究了ZrN和PVA/ZrN对水溶液中金属离子的吸附性能。结果发现,氨基的引入明显增强了对Hg2+,Ag+,Cu2+离子的吸附能力。ZrN和PVA/ZrN对Hg2+,Ag+,Cu2+离子的最大吸附容量要高于很多其他类型的吸附剂,可以更好地去除废水中的重金属离子。ZrN吸附三种金属离子的平衡数据最符合Langmuir等温线模型,而PVA/ZrN则复合Freundlich等温线。同时,ZrN和PVA/ZrN的吸附动力学可以用准二级动力学来解释,吸附过程是一个复杂的过程,涉及到表面吸附,孔内扩散和化学反应过程。FTIR和XPS分析显示,羟基和金属表面羟基中的O原子和氨基中的N原子与重金属离子之间发生了螯合和／或离子交换。4.合成了包含大量功能团如氨基,羟基,羧酸盐基的新型PVA/CNTs-NC大孔复合球,并通过批吸附和柱吸附实验考察了PVA/CNTs-NC去除净化水溶液中Pb2+和Cu2+的性能。研究发现,氨基和羧酸盐功能团的引入极大地增强了CNTs-NC对Pb2+和Cu2+的吸附性能,呈现出高的去除率,快的吸附速率和宽的pH适用性。PVA/CNTs-NC的吸附量稍低于CNTs-NC,但是球形吸附剂的使用性能更强,易于分离和重复使用。CNTs-NC和PVA/CNTs-NC吸附Pb2+和Cu2+的平衡数据符合Langmuir单分子层吸附等温线。PVA/CNTs-NC对Pb2+的吸附速率明显快于Cu2+,表面吸附和粒子内扩散是两个主要的吸附机制。FTIR和XPS分析显示Pb2+和Cu2+离子与氨基的N和羧酸盐基团的O之间发生了络合反应。在动态吸附操作中,降低流速和进水金属浓度可以获得更高的吸附量和去除效率。另外,PVA/CNTs-NC的解吸-再生-再吸附操作呈现出高的重复使用效率。5.制备了一种新型磁性Zr(Ⅳ)交联海藻酸盐聚合物凝胶球(Fe3O4@SA-Zr),并考察了其对水中Pb2+的去除性能。合成的Fe3O4@SA-Zr具有大孔球形结构,良好的稳定性,还易于磁分离。实验结果表明,当初始Pb2+浓度低于200mg/L时,Fe3O4@SA-Zr几乎可以去除废水中100%的Pb2+。在Cu2+,Zn2+,Cd2+,Hg2+存在下,Fe3O4@SA-Zr可以选择性去除Pb2+。Fe3O4@SA-Zr对Pb2+的吸附非常符合Langmuir等温线模型,最大吸附量可达333.33mg/g。Pb2+的吸附动力学最符合准二级反应动力学模型。动态工艺研究发现,流速和进水金属浓度严重影响了穿透曲线的形状,较大的流速和较高的金属浓度将会使床层穿透和饱和加快。10个吸附-解吸循环之后,Fe3O4@SA-Zr对Pb2+吸附量仍可达到92%。6.首先以Zr(IV)与多乙烯多胺(EDA/DETA/TETA)反应制备了无机基聚合物Zr-(EDA/DETA/TETA),将其包埋在TA和SA-Ca形成的有机聚合物网络中形成有机/无机离子交联聚合物凝胶球,并以其作为新型吸附剂通过批吸附和柱吸附模式来考察对水溶液中的Pb(Ⅱ),Hg(Ⅱ),Cr(Ⅵ)离子的去除能力。对比实验结果显示,以Zr-DETA/TA/SA-Ca的吸附效率最高,对Pb(Ⅱ),Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)离子的最大吸附容量分别为379.75,421.15和131.15mg/g。三种重金属离子的吸附平衡最符合Langmuir等温线方程,吸附动力学显示,Pb(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)离子的吸附速率要明显快于Cr(Ⅵ)离子,三种离子的动力学数据均符合准二级动力学模型,说明化学吸附是限速步骤。同时考察了Zr-DETA/TA/SA-Ca处理实际电镀含铬废水的效率,结果显示,废水中的Cr(Ⅵ)的去除率高达97%以上,出水中Cr(Ⅵ)的浓度≤0.5mg/L,符合废水排放标准,说明Zr-DETA/TA/SA-Ca具有非常好的实际应用的潜力。
黄灵芝[4]2010年在《黑藻生物吸附剂吸附水体中重金属离子的研究》文中研究表明随着全球生态环境的恶化,各国日益重视对水体中各种污染物的治理。生物吸附技术是环境领域近年来迅速发展起来的处理工业污染废水的新技术,它以各种生物(菌类或藻类)吸附废水中的重金属离子,与传统的离子交换法和沉淀法相比,生物吸附法具有投资少,效率高,消耗少,并能有效的处理低浓度重金属离子废水等优点,是治理重金属污染水质的新途径。藻类细胞壁中的多聚糖可提供吸附重金属的位点,廉价而资源丰富的藻类对多种重金属表现出很强的吸附能力。本文选用廉价易得的黑藻作为生物吸附剂,通过分批实验,研究了黑藻对水体中重金属离子Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附影响因子、吸附热力学、吸附动力学及吸附机理,吸附平衡用Langmiur、 Freundlich和D-R等温吸附模型进行拟合。通过吸附影响因子实验发现,黑藻吸附Pb2+的最佳pH值为4.0,黑藻吸附Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的最佳pH值为5.0。黑藻用量的最佳值为0.1g·(50mL)-1(2g/L),此时黑藻对Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+具有较高的吸附效率和吸附量。黑藻对Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附都为快速吸附过程,其中黑藻对Zn2+的吸附20min即基本达到平衡；黑藻对Pb2+、 Cu2+、Ni2+的吸附,在前30min随着时间的增加,吸附量很快增加,30min后吸附量基本稳定；黑藻对Cd2+的吸附,前60min内的吸附量为吸附总量的95%；实验中黑藻对Pb2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附时间为60min,对Cd2+的吸附时间为120min。黑藻对Pb2+、Cd2+Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附都随着温度的升高而稍有降低。实验结果表明,黑藻对Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附都符合Langmiur、 Freundlich和D-R等温吸附模型,其吸附能力依次为：Pb2+>Cd2+>Zn2+>Cu2+>Ni2+。黑藻吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附自由能大小依次为Pb2+>Cd2+>Zn2+、Cu2+、Ni2,且都大于8kJ/mol,表明吸附过程为化学吸附。根据吸附热力学参数可知,黑藻吸附重金属离子过程自发进行程度依次为：Pb2+>Cd2+>Zn2+>Cu2+>Ni2+,且吸附过程都为放热过程。黑藻对Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的吸附动力学过程符合Pseudo二级动力学方程,由动力学常数k：可知,黑藻吸附重金属离子的吸附速率依次为：Zn2+、Ni2+>Pb2+、Cu2+>Cd2+通过ICP-AES比较黑藻吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+前后的黑藻中主要元素浓度的变化,发现吸附后Pb、Cd、Zn、Cu、Ni增加,而K、Na、Mg减少,由此可知,在吸附过程中,发生了阳离子交换。通过SEM-EDX对黑藻吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+前后进行能谱分析可知,在黑藻吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+的生物吸附过程中,发生了阳离子交换吸附。比较黑藻吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+前后的傅立叶红外变换光谱图,发现峰形基本不变,但羟基中C-O伸缩振动峰和硫酸基特征峰的波数向低波数明显移动,表明硫酸基和C-O参与了吸附过程。解吸实验表明,用EDTA可以对重金属离子进行回收。实验表明黑藻是一种高效、经济适用的生物吸附材料,可用来吸附水体中的Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Ni2+。
张珊[5]2013年在《SiO_2/海藻酸钙—黄原胶互穿网络微球去除水体中Pb2+》文中提出本文以Ca2+交联海藻酸钠-黄原胶复合微球为吸附基质，通过溶胶-凝胶法，优化制备了SiO2/海藻酸钙-黄原胶互穿网络微球(SiO2/CA-XG)，采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重(TGA)、比表面分析(BET)等方法对SiO2/CA-XG微球进行了表征，相应微球物化性能稳定。同时系统探讨了相应微球对于水体中铅、铜、镉、锌四种典型重金属离子的吸附行为及关键影响因素。该微球作为环境友好吸附功能材料，分别应用于铅酸蓄电池工业废水中铅污染物的净化与回收利用，及上海市雨水中重金属离子的去除。综合结果表明：SiO2/CA-XG微球对水体中铅离子的吸附主要受微球投加量、时间、温度、溶液盐度及共存重金属离子强度影响。该微球对水体中铅离子的吸附符合Langmuir吸附等温模型，且在20、30、40℃时，微球对于铅离子的最大饱和吸附量分别为18.87、23.31、25.84mg/g。由吸附热力学实验可得，ΔG0(-5kJ/mol，20℃)，ΔH0(7.20kJ/mol)，ΔS0(18.02J/(mol·K))，表明微球对于铅离子的吸附是自发的放热反应。吸附动力学数据表明，微球对于铅离子的吸附符合准二级动力模型(R2>0.99)。使用0.5mol/L HCL溶液作为洗脱液，经过25次吸附-脱附过程，SiO2/CA-XG微球仍能保持100%铅离子吸附率，说明微球的可再生性能良好。SiO2/CA-XG微球实际应用于铅酸蓄电池工业废水中铅污染物的固定床吸附去除与回收过程(2mg/L)，经过连续40h处理，废水中约100%铅离子可以被吸附，约93%的铅离子被回收利用。该微球对于雨水样品中的重金属离子均有不同程度的去除。
范彩彩[6]2013年在《鼠尾藻对水体重金属铅、铜、锌、镉的生物吸附效应研究》文中研究指明在我国，废水的排放量随着工业化水平的快速提高而日益增加，由此产生了严重的环境污染问题。重金属是造成环境污染问题的重要原因之一，当重金属进入到环境中，是不能被生物降解为无害物质的，同时水中的悬浮颗粒通过对重金属离子的吸附和沉淀作用，使得水体重金属长期污染就此产生。更有甚者，存在于生物体内的重金属经过累积、富集，还参与生物圈循环，危害人体健康，是对生态环境危害极大的一类污染物。水体重金属污染已经成为了全社会关注的一个世界性的的环境问题。现阶段，解决水体重金属污染的方法主要有离子交换法、电解法和化学沉淀法等，这些方法多为传统方法，无法对低浓度重金属废水进行有效的处理，且有成本高的弊端，更容易再次形成污染。因此，我们需要一种高效、廉价的重金属处理方法。生物吸附技术是处理工业污染废水的新技术，它以各种生物吸附废水中的重金属离子，效果较好，价格相对便宜，而且针对低浓度水体重金属污染有着良好的处理效果，这已经成为人们日益关注其发展的缘由。我们对浙江舟山群岛东极岛的鼠尾藻（Sargassum thunbergii）吸附铅、铜、锌、镉四种离子进行了试验研究，并分析了鼠尾藻对金属离子的吸附动力学性能，最后通过红外光谱法对金属离子的官能团进行分析研究，主要研究成果如下：（1）在低pH值的条件下，鼠尾藻对重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)有较低的吸附效率，过高的pH值吸附率反而下降。随着pH值的增加，吸附率也会提高，鼠尾藻吸附重金属铅离子时，当pH=6时，吸附效率达到90%的最大值；鼠尾藻吸附重金属铜离子时，在pH=6时，吸附效率达到91%的最大值；鼠尾藻吸附重金属锌离子时，pH=5时达到最大吸附率98%；鼠尾藻吸附重金属镉离子时，pH=6时的最大吸附率为91%。之后再增加pH值，吸附率则会逐渐降低。（2）在不同温度的条件下，鼠尾藻对重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附效率有着明显的变化规律。随着温度的升高，吸附率也会逐渐提高，鼠尾藻吸附重金属铅离子时，当温度达到30℃左右时，吸附率达到63%的最大值；鼠尾藻吸附重金属铜离子时，温度在30℃时，吸附率达到72%的最大值；温度为20℃时，鼠尾藻对重金属锌离子的吸附率达到96%的最大状态；鼠尾藻吸附重金属镉离子的影响与铅、铜、锌离子相比，影响是最小的，且在温度为20℃时，吸附效率达到93%最大状态，之后再提高温度，吸附率则会逐渐降低。（3）鼠尾藻对重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附效率随着鼠尾藻投入量的增加而增加。为了降低成本支出，我们需要在尽可能高的吸附效率的前提下确定出藻粉的最佳投入量。鼠尾藻吸附重金属铅离子时，投入量为20g/L时，吸附率为93%的最大值；吸附铜离子时，投入量为13g/L时，吸附率达到91的%最大值；鼠尾藻吸附重金属锌离子的最佳吸附剂投入量为10g/L，吸附率为99%的最大值；吸附重金属镉离子的最佳吸附剂投入量应为10g/L，这时的吸附率已达到93%，吸附效果不会再因投入量的增加而提高。（4）在鼠尾藻浓度确定的前提下，吸附效率会随着重金属离子Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的增加而明显降低。鼠尾藻对铅、锌离子有着较好的吸附性能，在10-200mg/L的范围内，吸附率虽然也呈下降趋势，但鼠尾藻的吸附效果一直保持良好，吸附率一直在90%以上。因此，作为新兴的生物吸附剂，用鼠尾藻来处理低浓度的重金属污染的水体是非常适合的。（5）通过鼠尾藻吸附重金属的动力学研究结果可以看出，其吸附重金属的速度在起步阶段是很快的，在30min左右时将达到吸附平衡状态，这种现象是由鼠尾藻吸附的作用机理特征决定的。（6）鼠尾藻吸附重金属的红外光谱分析研究可以明显看出，未经金属离子处理的鼠尾藻粉末与经金属离子处理的鼠尾藻粉末分为两类，鼠尾藻上的羟基在吸附铅、铜、锌、镉离子过程中发挥着主要作用。
王辉[7]2016年在《三种海洋微藻的培养优化及其对铜和锌的吸附研究》文中提出重金属是一类对环境危害极大的污染物。近几年,珠江口海域重金属污染加重,尤其以铜和锌的污染为甚。对于大面积、低浓度的重金属废水,生物吸附技术是一种行之有效的方法。研究人员利用死亡藻体吸附重金属进行了大量研究,而关于活藻吸附重金属的研究较少。本课题开展海洋微藻活藻吸附重金属污染海水的研究,以眼点拟微绿球藻、三角褐指藻、中肋骨条藻为研究对象,优化了这3种海藻的培养条件,为后续吸附实验奠定基础。考察了这3种海藻活藻在不同条件下对铜和锌的吸附效果,结果发现,相同条件下三角褐指藻的吸附效果最佳。在此基础上,建立了三角褐指藻活藻和死藻吸附重金属的动力学模型、等温吸附模型和热力学模型,并进一步通过SEM-EDX、FTIR方法分析了三角褐指藻活藻吸附重金属的机理。以海藻生物量为衡量指标,通过考察5种外界因素对3种海藻生长的影响,确定3种海藻在实验室环境下的最佳培养条件。研究铜和锌初始离子浓度对3种海藻的生理毒性,得出培养基中低浓度重金属促进海藻生长,高浓度抑制海藻生长的结论。从重金属初始浓度、温度、海藻投加量和海藻种类4个方面研究3种活藻对海水中铜和锌的吸附,利用重金属离子去除率R(%)和海藻吸附容量qe(mg/g)这两项指标评价海藻对重金属的吸附效果。当铜离子初始浓度为0.2 mg/L,温度为25℃,海藻投加量为0.5 g/L时,三角褐指藻活藻对铜的去除率为94.18%,吸附容量为0.389 mg/g,出水符合第二类海水水质标准。使用准一级和准二级动力学方程拟合三角褐指藻活藻和死藻吸附动力学过程,发现活藻的吸附动力学过程符合准二级动力学方程,R2=0.994;死藻符合准一级动力学方程,R2=0.997。利用Langmuir模型和Freundlich模型拟合活藻和死藻等温吸附线,结果表明,活藻吸附更符合Freundlich模型,R2=0.998;死藻更符合Langmuir模型,R2=0.988。吸附热力学参数揭示,三角褐指藻吸附铜和锌是吸热的自发过程。借助显微镜、SEM-EDX和FTIR等分析手段,研究三角褐指藻活藻对重金属的吸附机理,表明该藻对铜和锌的生物吸附主要归结于重金属离子与藻细胞内羟基、氨基和酰胺基的结合作用。
吕利云[8]2013年在《几种大型海藻对海水中重金属污染的生物修复能力研究》文中提出本文通过开展真江蓠、孔石莼、鼠尾藻和松节藻四种海藻对海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni和Mn七种重金属混合污染的修复实验，以期筛选出对多种重金属污染具有强生物修复能力的海藻种类。实验中重金属浓度在设置上参考我国海水水质标准，范围为I类海水至IV类海水的两倍。实验用海藻在经过混合重金属处理15d后，藻体的相对生长速率(RGR)随着重金属浓度的增加呈下降趋势，在实验浓度范围内，孔石莼的RGR下降幅度最小，由1.46%/d下降到1.18%/d，松节藻下降幅度最大，由0.86%/d下降到0.46%/d。海藻对各种重金属均有一定的富集能力，且积累量随着海水重金属浓度的增加而增加。不同海藻对重金属的富集能力不同，真江蓠对Cu和Mn的积累量(23.64mg/kg、51.62mg/kg)最大，孔石莼对Pb的积累量(43.55mg/kg)最大，鼠尾藻对Zn、Cd、Cr的积累量(152.69mg/kg、6.96mg/kg、9.29mg/kg)最大，松节藻对Ni的积累量(55.24mg/kg)最大。孔石莼、鼠尾藻和松节藻三种海藻对海水中重金属均有一定的去除能力，且海藻对海水重金属的去除率随着海藻培养时间的增加而增加。孔石莼对于Cd、Ni和Mn(0.76、0.69、0.74)，鼠尾藻对于Zn和Cr(0.80、0.70)，松节藻对于Cu、Pb(0.75、0.76)，分别具有较强去除能力，且三种海藻对Cu、Ni和Mn去除能力相近。本文还研究了重金属对海藻生理指标的影响。随着海水重金属浓度的增加，四种海藻生理指标变化如下：藻体叶绿素a含量呈现先增加后降低的趋势，说明在高浓度的混合重金属污染下，藻体的叶绿素a的代谢受到抑制；可溶性糖含量呈现先降低后增加的趋势，可溶性蛋白含量呈现逐渐下降的趋势，反映出重金属污染会对藻体细胞内生理代谢产生负面影响；真江蓠、孔石莼SOD活性整体呈现增加的趋势，鼠尾藻和松节藻表现为先增加后降低的趋势；真江蓠、鼠尾藻和松节藻CAT活性随重金属浓度升高出现先增加后降低的趋势，孔石莼整体呈现上升的趋势；四种海藻的POD活性随着重金属浓度的升高表现为先增加后降低的趋势。结果表明，在实验重金属浓度范围内，这四种海藻对重金属污染具有较强的抗逆性和生理适应能力。本文还研究了三种大型海藻对海水中氮磷去除能力，结果表明，孔石莼、鼠尾藻和松节藻对海水中氨氮和磷酸盐均有一定的去除能力，孔石莼对氮磷去除能力最强；混合重金属的存在使得孔石莼对海水中磷酸盐的去除效果下降。
李庆丽[9]2009年在《重金属吸附剂的研究及其在蚝油中的应用》文中研究说明重金属对人体的危害性很大,随着我国工业化的进程,这些有害重金属以多种方式进入环境,对水体、食品尤其对水产品构成了较大的安全隐患,进而影响了水产调味品的食用安全性。因此,需要研究针对水产调味品的重金属脱除方法。而本论文研究内容可以为水体及水产调味品中重金属的脱除提供一定的技术支持和理论参考。本论文研究了金属硫蛋白的固定化以及固定后对水体中重金属镉、铅、铜的脱除情况;同时研究了2-巯基烟酸的固定化以及固定后脱除水体中重金属镉、铅、铜的效率;探讨了海藻酸钠复凝法固定化金属硫蛋白在脱除蚝油中重金属铅方面的应用性。采用聚丙烯腈膜固定金属硫蛋白,研究了金属硫蛋白固定化条件及固定后对水体中镉、铅、铜的脱除情况。实验结果表明,聚丙烯腈膜固定金属硫蛋白的最适条件为水解温度50℃、水解时间10min、氢氧化钠浓度1.0%、活化剂EDC浓度0.015mol/L、金属硫蛋白浓度为8mg/mL。此时,金属硫蛋白的固定量为7.86μg/cm2。该条件下聚丙烯腈膜固定化金属硫蛋白对水体中镉、铅、铜的去除率分别为80%、75%、81%。饱和吸附后的聚丙烯腈膜固定化金属硫蛋白经0.1mol/L HCl溶液三次解吸后对镉、铅、铜的去除率仍分别达到65%以上。此外,采用海藻酸钠复凝法固定金属硫蛋白,研究了金属硫蛋白固定化条件及固定后对水体中重金属镉、铅、铜的脱除情况。实验结果表明,海藻酸钠复凝法固定金属硫蛋白的最适条件为壳聚糖浓度0.4%、海藻酸钠浓度1.5%、氯化钙浓度1.0%、金属硫蛋白浓度8mg/mL。此时,金属硫蛋白的回收率为84%。该条件下海藻酸钠复凝法固定化金属硫蛋白对水体中镉、铅、铜的去除率分别达到75%、96%、80%,达到吸附平衡所需时间为2h,具有很好的吸附效率。饱和吸附后的海藻酸钠复凝法固定化金属硫蛋白经1.0mol/L HCl溶液三次解吸后,对镉、铅、铜的去除率仍分别达到55%以上。采用聚丙烯腈膜固定2-巯基烟酸,研究了2-巯基烟酸固定化条件及固定后对水体中重金属镉、铅、铜的脱除情况。实验结果表明,聚丙烯腈膜固定2-巯基烟酸的最适条件为水解温度50℃、水解时间10min、氢氧化钠浓度1.0%、1,6-己二胺浓度5.0%、2-巯基烟酸浓度10mg/mL。此时,2-巯基烟酸的固定量为7.46ng/cm~2,膜表面巯基含量为35nmol/cm~2。该条件下聚丙烯腈膜固定化2-巯基烟酸对水体中镉、铅、铜的去除率分别为84%、88%、81%。饱和吸附的聚丙烯腈膜固定化2-巯基烟酸经0.1mol/L HCl溶液三次解吸后对镉、铅、铜的去除率仍分别达到77.3%、79.1%、69.9%,具有很好地重复利用性。此外,采用海藻酸钠复凝法固定2-巯基烟酸,研究了2-巯基烟酸固定化条件及固定后对水体中重金属镉、铅、铜的脱除情况。实验结果表明,以0.4%壳聚糖、2.0%海藻酸钠、2.0%氯化钙、10mg/mL2-巯基烟酸为条件固定效果最佳,2-巯基烟酸回收率为84.9%。该条件下海藻酸钠复凝法固定化2-巯基烟酸对镉、铅、铜的去除率分别为79%、97%、84%。饱和吸附后的海藻酸钠复凝法固定化2-巯基烟酸经1.0mol/L HCl溶液三次解吸后,对镉、铅、铜的去除率仍分别达到56.9%、69.4%、51.9%,具有较好地重复利用性。水产调味品蚝油富含氨基酸、以及钙、铁、锌等微量元素,具有很高的营养价值,是一种越来越受到消费者喜爱的高级调味品。但是由于牡蛎重金属污染现象的存在及蚝油加工工艺的特点,蚝油中重金属含量容易超标,尤其是铅含量,因此有必要在生产过程中对蚝油进行重金属铅的脱除处理,以确保人们食用蚝油的安全性。本论文中加铅标准品的蚝油经过壳聚糖-海藻酸钠-金属硫蛋白凝胶球(ACAMT)层析柱处理前后氨基酸态氮、总酸、总固形物等的含量没有明显变化,而铅含量几乎降低了6倍。在不影响蚝油营养价值的前提下,达到了很好地去除加标蚝油中重金属铅的目的。
潘进芬[10]2000年在《海藻对水体中重金属的吸附研究》文中认为本文研究了三种大型藻及五种微藻的死藻体对水体中重金属离子的吸附。从藻细胞的形态学和光谱学以及吸附动力学和热力学等角度，探讨了海藻对金属离子的吸附机理。获得了吸附的适宜条件，为生物吸附剂在实际生产中的开发利用提供了理论基础。实验主要结果为： 通过藻体死细胞与活细胞吸附研究比较，得出：藻体细胞的死亡不但不影响其吸附能力，而且可以解决用活体细胞作生物吸附剂进行工业废水处理的许多困难（如藻的营养问题、藻细胞对金属的耐受力等问题）。以死亡藻细胞作为生物吸附剂的细胞固定化技术有很大的工业应用前景。 从藻细胞形态学和荧光发射光谱的研究得出，海藻对重金属的吸附不仅靠细胞壁成分对金属离子进行作用，细胞的内部物质也积极地参与吸附。吸附前后的细胞不仅表面强烈变形（变得凹凸不平），而且细胞的深层结构也发生了变化，使细胞的荧光发射光谱发生改变：未经吸附的藻细胞在紫外光激发下发出清晰的荧光，吸附之后荧光削弱甚至消失。 吸附的热力学研究得出，吸附过程符合Freundlich吸附等温方程q=kc~b，可以认为该方程是海洋藻类——尤其是单胞藻吸附金属的普遍模式。 海藻对金属离子的吸附过程是多个一级反应并行的反应。藻体细胞存在着多个吸附官能团，这些官能团大致可以总括为快速吸附位点、中速吸附位点和慢速吸附位点三大类，实验模拟得出藻细胞吸附金属离子的动力学公式：C_e=Σc_i=C_(01)e~(-k1t)+C_(02)e~(-k2t)+C_(03)e~(-k3t)，式中k_1，k_2及k_3代表三类吸附位点的反应速率常数。 吸附的条件研究表明，吸附反应有一个最佳吸附温度和酸度，温度和酸度值过高或过低都不利于反应的进行；对于所实验的藻种，最佳吸附温度约为40℃，最佳吸附pH值在6.4左右。 离子强度低利于吸附的进行。离子强度越高，藻对金属离子的吸附量越低。当其它条件相同、离子强度由0.0016增至0.047时，吸附容量减小了9倍。原因是各离子之间对吸附位点的竞争吸附，这种竞争关系决定了离子强度高时吸附容量较低。 中日科学院海洋研究所硕士论文：海藻对水体中重金间的吸附研灾 藻类对金属的吸附能力和金属离子的化学本质有密切的关系。各官能团 对离子进行选择吸附，多种离子共存时，相互之间是竞争关系，这种竟争关 系从侧面解释了低离于强度利于吸附进行的现象。各共存离于的吸附量及优 先选择性主要决定于离子的软硬酸度。
参考文献：
[1]. 江蓠对水体重金属铅、镍的生物修复效果及其生理适应性研究[D]. 申华. 苏州大学. 2008
[2]. 藻体对水环境中N、P及重金属Cu~（2+）、Pb~（2+）、Cd~（2+）、Cr~（6+）的吸附特征研究[D]. 邓莉萍. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2008
[3]. 聚合物基新型复合吸附材料的制备及对水体中重金属污染物的吸附性能研究[D]. 李晓丽. 兰州大学. 2013
[4]. 黑藻生物吸附剂吸附水体中重金属离子的研究[D]. 黄灵芝. 湖南大学. 2010
[5]. SiO_2/海藻酸钙—黄原胶互穿网络微球去除水体中Pb2+[D]. 张珊. 上海交通大学. 2013
[6]. 鼠尾藻对水体重金属铅、铜、锌、镉的生物吸附效应研究[D]. 范彩彩. 浙江海洋学院. 2013
[7]. 三种海洋微藻的培养优化及其对铜和锌的吸附研究[D]. 王辉. 哈尔滨工业大学. 2016
[8]. 几种大型海藻对海水中重金属污染的生物修复能力研究[D]. 吕利云. 中国海洋大学. 2013
[9]. 重金属吸附剂的研究及其在蚝油中的应用[D]. 李庆丽. 中国海洋大学. 2009
[10]. 海藻对水体中重金属的吸附研究[D]. 潘进芬. 中国科学院海洋研究所. 2000
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