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(jiǎn)稱EPS)SM-A87 EPS是一種安全、高效、易于生物降解的吸附劑，對(duì)重會(huì)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(duì)SM-A87 EPS進(jìn)行了固定化。通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)SM-A87 EPS固定化條件進(jìn)行了優(yōu)化；通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)過程；通過固定床吸附柱實(shí)驗(yàn)對(duì)固定化SM-A87 EPS小球的動(dòng)態(tài)吸附行為進(jìn)行了研究。
　　 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以PVA、SA、EPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)及硬化時(shí)間為因素，以Pb(Ⅱ)去除率為主要指標(biāo)，以成球性、多糖溶出率、耐酸性為輔助指標(biāo)，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(shí)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(xì)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(shí)驗(yàn)，研究了固定化EPS小球用量、pH和吸附時(shí)間對(duì)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(dá)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(gè)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(dá)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?cái)M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(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，顆粒內(nèi)擴(kuò)散曲線表明，吸附受兩種或兩種以上的擴(kuò)散過程影響。解吸實(shí)驗(yàn)表明，0.1M HCl對(duì)固定化EPS小球的解吸能力最強(qiáng)，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(shí)驗(yàn)，考察了柱高和流速對(duì)固定床吸附柱吸附Pb(Ⅱ)的影響，研究發(fā)現(xiàn)吸附柱對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附依賴

6、于實(shí)驗(yàn)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(shí)間的延長(zhǎng)。Thomas模型能夠較好地?cái)M合固定化SM-A87 EPS吸附柱吸附Pb(Ⅱ)的動(dòng)力學(xué)過程。柱高對(duì)穿透時(shí)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(shí)驗(yàn)表明，固定化SM-A87 EPS吸附柱在吸附循環(huán)2中的穿透時(shí)間增加，耗竭時(shí)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(zhǎng)，吸附柱在實(shí)際吸