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基于响应面优化条件下柚皮对Pb~（2+）的吸附及固定化研究

作　者: 李璐
导　师: 杨朝晖；曾光明
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 柚皮生物吸附 PVA+海藻酸钠固定化响应面优化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 243次
引　用: 5次
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内容摘要

水体中重金属污染监测与防治一直是环境科学研究的热点。人们不断地开发、改进治理重金属废水的方法和技术,产生了如物理法、化学法、生物化学法等处理方法。生物吸附法处理重金属废水是一种很有潜力的新型重金属废水处理技术。它具有在低浓度下金属离子可以被选择性去除、处理效率高、pH值和温度条件范围宽、投资小、运行费用低以及可有效地回收一些贵重金属等优点。本文用沙田柚废弃果皮制备出一种对重金属离子有很好吸附性能的生物质吸附剂。研究了该吸附剂对Pb2+的吸附性能。采用Plackett-Burman(P-B)法和中心复合设计(Central Composite Design,简称CCD)对影响柚皮吸附Pb2+的6个条件进行筛选优化.P-B实验设计与统计学分析表明：pH值、Pb2+初始浓度、吸附剂用量是影响吸附率的3个关键因素.以吸附率为响应目标,对3因素进行中心复合设计,并经响应面法优化分析得到影响吸附率的二阶模型,确定了Pb2+吸附实验的最优操作条件：pH值5.4,Pb2+初始浓度为265.86 mg/L,吸附剂用量为2.56 g/L,实测吸附率达到92.47%,吸附量为96.01 mg/g；选用聚乙烯醇(PVA)+海藻酸钠(SA)复合体系对游离态生物质吸附剂进行固定化,在保持较高吸附率的前提下,以载体的机械强度和通透性为指标考察各固定条件对载体性能的影响。首先通过单因素实验观察了PVA浓度、海藻酸钠浓度、CaCl2浓度和柚皮粉含量对制备固定化生物质吸附剂的影响,以单因素实验结果为参考,用响应面法对固定化条件进行了优化。由Analysis模块拟合出了方程。模型显著性较好,拟合值和真实值之间的符合程度较好。通过Optimization Numerical Solution求最优解,结果为PVA浓度9.45%,SA浓度2.8%,CaCl2浓度1.7%,柚皮粉含量25wt%,对应的机械强度为45.73g/mm2,通透性达42.38%,而验证试验测得的机械强度为为43.94 g/mm2、通透性为42.12%,与预测值符合程度较好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
插图索引  9-10
附表索引  10-11
第1章绪论  11-30
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 重金属废水的来源及危害  12-13
    1.2.1 铬  12
    1.2.2 镉  12-13
    1.2.3 镍  13
    1.2.4 铜  13
    1.2.5 锌  13
    1.2.6 汞  13
  1.3 重金属废水污染的特点  13-14
  1.4 水体中铅的来源、危害及处理方法  14-17
    1.4.1 水体中铅的来源  14
    1.4.2 铅的危害  14-15
    1.4.3 铅处理方法综述  15-17
  1.5 植物系生物质吸附剂  17-23
    1.5.1 植物系生物吸附剂的来源  17-18
    1.5.2 植物系生物吸附剂的制备  18
    1.5.3 植物系生物吸附剂的吸附性能  18-21
    1.5.4 植物吸附剂吸附机理  21
    1.5.5 吸附影响因素  21-23
  1.6 生物质细胞的固定化  23-28
    1.6.1 固定化方法分类  23-24
    1.6.2 细胞固定化的主要载体  24-26
    1.6.3 固定化技术的应用  26-28
  1.7 响应面法简述  28
  1.8 本研究工作的内容及意义  28-30
第2章游离态生物吸附剂对水中Pb~(2+)的吸附  30-44
  2.1 引言  30-31
  2.2 材料与方法  31-35
    2.2.1 主要仪器和试剂  31
    2.2.2 铅离子浓度的测定  31-33
    2.2.3 吸附剂的制备  33
    2.2.4 吸附实验  33
    2.2.5 筛选实验设计  33-34
    2.2.6 优化实验设计  34-35
  2.3 结果与分析  35-43
    2.3.1 P-B实验设计结果与分析  35-36
    2.3.2 CCD优化设计结果与响应面分析  36-41
    2.3.3 验证实验  41-42
    2.3.4 讨论  42-43
  2.4 实验小结  43-44
第3章固定化生物质吸附剂的制备  44-59
  3.1 引言  44-45
  3.2 材料与制备方案  45-47
    3.2.1 试剂与仪器  45
    3.2.2 游离吸附剂的制备  45
    3.2.3 固定化吸附剂的制备方法  45-46
    3.2.4 固定化载体机械强度的测定方法  46-47
    3.2.5 固定化载体通透性(渗透率)的测定方法  47
    3.2.6 固定化条件的优化  47
  3.3 结果与分析  47-58
    3.3.1 单因素实验设计与结果  47-49
    3.3.2 BBD优化设计结果  49-58
  3.4 实验小结  58-59
结语  59-61
  1. 结论  59-60
  2. 建议  60-61
参考文献  61-69
致谢  69-70
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  70-71
附录B 攻读学位期间专利申请目录  71

基于响应面优化条件下柚皮对Pb~（2+）的吸附及固定化研究

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