《微生物絮凝劑對重金屬的捕集行為及機制研究》是依託湖南大學，由楊朝暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微生物絮凝劑對重金屬的捕集行為及機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊朝暉
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
微生物絮凝劑是一種具有生物降解性和安全性的新型、高效、無毒的水處理劑。由於其較傳統絮凝劑能有效的降低二次污染等問題，成為了當今水處理劑的一大研究熱點。目前，微生物絮凝劑在套用方面的研究主要集中於廢水的除濁、脫色等內容，而在重金屬廢水的處理方面卻缺乏系統而深入的研究。申請人認為微生物絮凝劑對廢水中的重金屬同時具備生物絮凝與生物吸附的作用，能充分捕集水體中各種形態的重金屬化合物，有效提升絮凝工藝對重金屬廢水的處理能力，並簡化後繼處理環節。本項目以前期研發的微生物絮凝劑MBFGA1為核心，綜合運用化學、生物、流體力學、計算機模擬、圖像分析等手段，系統研究微生物絮凝劑對重金屬廢水的處理過程。在確立MBFGA1特異性重金屬捕集對象的基礎上，探明其對重金屬的捕集行為。結合MBFGA1基本物質結構的檢測，深入研究其重金屬捕集機制。並通過對實際重金屬廢水處理的研究奠定其套用基礎。
結題摘要
微生物絮凝劑是一種具有生物降解性和安全性的新型、高效、無毒的水處理劑。由於其較傳統絮凝劑能有效的降低二次污染，成為了當今水處理劑的一大研究熱點。本項目以微生物絮凝劑MBFGA1為核心，綜合運用化學、生物、流體力學、計算機模擬、圖像分析等手段，系統研究了微生物絮凝劑對重金屬廢水的處理過程。在MBFGA1特異性重金屬捕集對象研究中，其對含Cu和Cd的重金屬廢水都表現出了良好的處理效果，去除率都達到了99%以上，而在與PAC復配處理過程中，MBFGA1對水體中殘留Al也表現出了較好的抑制作用。MBFGA1對重金屬廢水的處理過程同時具備了生物絮凝與生物吸附作用，使得其能充分捕集水體中各種形態的重金屬化合物。為了進一步探明MBFGA1絮凝處理重金屬廢水的吸附機制，運用分段投加法考察了其對含Pb廢水的處理過程。結果發現，在絮凝的慢速攪拌期，Langmuir模型及二級動力學方程可以很好的分別描述其等溫吸附及吸附動力學過程，吸附主要是發生在吸附劑表面有限活性位點的單分子層吸附，吸附類型以化學吸附為主，或者是吸附劑與吸附質間的離子交換。通過MBFGA1物質成分的鑑定，絮體結構的分析，以及絮凝現象的判斷，MBFGA1對某些重金屬廢水優異的處理效果主要來源於其大分子多糖結構。在絮凝過程中MBFGA1分子量高達1.18×106D，范德華力大，分子內羧基、羥基等基團，容易和顆粒表面的離子結合而形成吸附。此外，多締合羥基之間形成氫鍵，使得絮凝劑水溶性增大，並使其充分展開線性構型，為重金屬膠體粒子的吸附提供足夠的空間位點，便於架橋形成，從而實現高效絮凝。在對MBFGA1絮凝流場的CFD模擬中，最佳化了絮凝裝置的結構，提升了絮凝控制水平，而在對印刷電路板廢水的處理研究中，分別實現了對廢水中Cu和COD較好的處理效果，為微生物絮凝劑在重金屬廢水處理過程中的實際套用提供了重要的理論依據。
