深海微生物Wangia profunds SM-A87胞外多糖固定化吸附及其條件優(yōu)化.pdf

1、Wangia profunda SM-A87所產(chǎn)胞外多糖(Exopolysaccharide，簡稱EPS)SM-A87 EPS是一種安全、高效、易于生物降解的吸附劑，對重會屬Pb(Ⅱ)的吸附效果較好。為了改善SM-A87 EPS的分離及再生性能，采用固定化微生物技術(shù)，以環(huán)境友好材料聚乙烯醇(PVA)和海藻酸鈉(SA)為載體，對SM-A87 EPS進行了固定化。通過正交試驗設(shè)計對SM-A87 EPS固定化條件進行了優(yōu)化；通過靜態(tài)吸附實驗考

2、察了固定化SM-A87 EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的影響因素；分析了固定化SM-A87 EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的熱力學(xué)和動力學(xué)過程；通過固定床吸附柱實驗對固定化SM-A87 EPS小球的動態(tài)吸附行為進行了研究。
　　 正交試驗設(shè)計以PVA、SA、EPS質(zhì)量分數(shù)及硬化時間為因素，以Pb(Ⅱ)去除率為主要指標，以成球性、多糖溶出率、耐酸性為輔助指標，獲得了固定化EPS小球的最優(yōu)配比為ω(PVA):ω(SA):ω(EPS):ω(H2O

3、)=0：2：1：100，最佳硬化時間為16h。固定化EPS小球的微觀形貌顯示，小球內(nèi)部孔隙率較高，外表粗糙且有細小狹縫和孔洞不均勻分布在表面，吸附后表面分布變致密。固定化EPS小球的多糖溶出率為2.17％(72h)。
　　 通過靜態(tài)實驗，研究了固定化EPS小球用量、pH和吸附時間對固定化EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的影響。結(jié)果表明在初始Pb(Ⅱ)濃度為10mg/L，pH=4.0，固定化EPS小球用量為0.2g/L，20℃條件下，固定

4、化EPS小球吸附量達到最大值，為56.25mg/g;固定化EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的過程分為三個階段，即快速吸附階段(0-120min)、慢速吸附階段(120-360min)和穩(wěn)定階段(360-720min)，360min后吸附逐漸達到平衡。熱力學(xué)研究表明，固定化EPS小球的吸附量隨著初始Pb(Ⅱ)溶液濃度的增加而升高；Langmuir等溫線能夠較好地擬合固定化EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的熱力學(xué)過程，相關(guān)回歸系數(shù)為0.984，理論最大吸附

5、量為306.7mg/g。固定化EPS小球吸附Pb(Ⅱ)的過程符合準二級動力學(xué)模型，顆粒內(nèi)擴散曲線表明，吸附受兩種或兩種以上的擴散過程影響。解吸實驗表明，0.1M HCl對固定化EPS小球的解吸能力最強，解吸率為98.12％。經(jīng)過五次循環(huán)吸附解吸，解吸率和吸附率均略有下降，表明固定化EPS小球的可重復(fù)利用能力較好。
　　 通過固定床吸附柱實驗，考察了柱高和流速對固定床吸附柱吸附Pb(Ⅱ)的影響，研究發(fā)現(xiàn)吸附柱對Pb(Ⅱ)的吸附依賴

6、于實驗條件的變化，較大的柱高(2.5cm)或較低的流速(2.0mL/min)均有利于穿透時間的延長。Thomas模型能夠較好地擬合固定化SM-A87 EPS吸附柱吸附Pb(Ⅱ)的動力學(xué)過程。柱高對穿透時間的影響較好地服從BDST模型(R2＞0.87)。兩次循環(huán)吸附解吸實驗表明，固定化SM-A87 EPS吸附柱在吸附循環(huán)2中的穿透時間增加，耗竭時間減?。粌纱谓馕某跏冀馕俾瘦^快，后期解吸速率變慢；吸附-解吸循環(huán)1周期較長，吸附柱在實際吸