重金屬離子吸附材料的制備及性能研究.pdf

1、水是人類(lèi)生產(chǎn)和生活不可缺少的環(huán)境資源要素,重金屬污水處理關(guān)系到人們的生活質(zhì)量和生活環(huán)境。污水處理常用方法之一是吸附法,而該技術(shù)的關(guān)鍵是吸附材料。陶瓷顆粒是一種吸附效率高、吸附成本低的備受關(guān)注的水處理吸附材料。
　　 基于物質(zhì)吸附和基因工程的復(fù)合功能,本論文通過(guò)對(duì)多孔陶瓷濾料的模擬研究,以資源豐富、價(jià)格低廉的粘土為陶瓷骨料,采用造孔劑添加法和顆粒堆積法制備多孔陶瓷濾料。研究了多孔陶瓷對(duì)重金屬離子的吸附能力和機(jī)理,為處理重金屬污水提

2、供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù);從抗逆性強(qiáng)的棗樹(shù)中克隆具有結(jié)合重金屬能力的基因——金屬硫蛋白基因,構(gòu)建了能夠?qū)嶋H應(yīng)用于污水處理的基因工程菌,并研究了多孔陶瓷載金屬硫蛋白基因工程菌對(duì)重金屬離子的吸附性能。研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1、陶瓷的性能與微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān),所以研究陶瓷燒結(jié)過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)演化至關(guān)重要。論文以經(jīng)典Monte Carlo方法為基礎(chǔ),改進(jìn)了Monte Carlo方法。模擬時(shí)不僅考慮陶瓷晶粒本身,同時(shí)考慮氣孔相的影響

3、。使用改進(jìn)了的Monte Carlo方法,開(kāi)發(fā)了陶瓷燒結(jié)微觀結(jié)構(gòu)演化模擬程序。使用該程序模擬了陶瓷燒結(jié)過(guò)程在不同燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間條件下的微觀演化。
　　 2、具有良好的吸附和離子交換性能的粘土類(lèi)吸附劑的制備。本論文采用造孔劑添加法和顆粒堆積法,在1250℃燒成溫度下保溫0.5h、60～80目的造孔劑煤粉和石墨分別添加15％、5%,100～120目的改性劑、蛭石添加2%的實(shí)驗(yàn)條件下,制得顯氣孔率為58%,體積密度為1.081g/

4、cm3的粘土基多孔陶瓷濾料。
　　 3、多孔陶瓷對(duì)金屬離子的吸附性能受溶液pH值、初始濃度等因素影響。論文具體研究了多孔陶瓷對(duì)Cu2+、Zn2+的吸附率隨溶液pH值、初始濃度的變化規(guī)律;通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)曲線分析吸附過(guò)程分為起始的快速吸附、隨后的緩慢吸附以及平衡吸附三個(gè)階段,使用Langmuir方程和Freundlich方程描述多孔陶瓷對(duì)Cu2+的吸附過(guò)程,確定吸附速率主要由化學(xué)吸附所控制,且吸附過(guò)程由多個(gè)步驟組成。
　　

5、4、采用第一性原理對(duì)石墨烯及摻雜金屬類(lèi)的石墨烯體系對(duì)金屬硫蛋白的吸附進(jìn)行了研究,從理論角度提出了通過(guò)摻雜金屬原子來(lái)提高石墨烯對(duì)金屬硫蛋白的吸附的方法。
　　 5、采用生物法治理重金屬污染是一條高效、經(jīng)濟(jì)的途徑。本論文構(gòu)建了谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶和棗樹(shù)金屬硫蛋白基因的融合表達(dá)載體,并成功導(dǎo)入大腸桿菌E.coli BL21(DE3),從而構(gòu)建了金屬硫蛋白的基因工程菌。論文利用該基因工程菌為對(duì)象,研究其對(duì)重金屬離子的吸附能力,具體研究硫的最