文档介绍：学校代码 10530 学号 200915021350
分类号 X703 密级

硕士学位论文

废啤酒酵母对水中铅、锌、镉的
生物吸附研究

学位申请人李小娜
指导教师戴友芝教授
罗岳平高级工程师
学院名称化工学院
学科专业环境工程
研究方向水处理新技术

二零一二年五月二十日
Biosorption of Pb(Ⅱ)、Zn( Ⅱ)、Cd( Ⅱ) from
aqueous solution by waste beer yeast

Candidate Li Xiaona
Supervisor Prof. Dai Youzhi
. Luo Yueping
College College of Chemical Engineering
Program Environmental Engineering
Specialization Technology of Water Treatment
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date May 20th, 2012
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日

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作者签名: 日期: 年月日

导师签名: 日期: 年月日
摘要
本文利用廉价的啤酒工业副产物废啤酒酵母作为生物吸附剂处理水中铅、锌、镉多
金属废水。首先对废啤酒酵母的表面形态和结构特征进行了表征;考察了各影响因素对
去除效果的影响,进而对吸附动力学进行了研究,并对吸附机理进行了探讨。具体研究
内容和结论如下:
利用扫描电镜-SEM、比表面积孔径测定仪-BET、红外光谱-FTIR、惰性电解质滴定
法对废啤酒酵母的表面形态、比表面积及孔径、表面官能团类型和电荷特性等进行表征,
结果表明:废啤酒酵母表面比较粗糙且凹凸不平,具有一定的沟槽与凹坑,但孔结构较
少,孔径主要分布在 0~10 nm 之间,比表面积约为 m2·g -1;其成分主要为蛋白质
和碳水化合物如纤维素、半纤维素、木质素等,存在羧基、胺基、羟基等可参与吸附的
活性官能团。废啤酒酵母的表面零电荷点 pHZPC,pH≈,其表面电性呈偏中性。当 pH
值小于 pHZPC 时,废啤酒酵母表面带正电,而当 pH 值大于时,表面电性转变为带
负电。
实验考察了 pH 值,吸附时间,吸附剂投加量,重金属离子的初始浓度,共存离子
等因素对铅、锌、镉去除效果的影响,结果显示:初始 pH、废啤酒酵母的投加量和吸
附时间是吸附铅、锌、镉重金属离子的重要影响因素。在 pH 3~7 范围内,废啤酒酵母
对铅、锌、镉均可以达到较高吸附效率;吸附速率在开始 15min 内非常快,铅、锌、镉
去除率即分别达到最大去除率的 98%、86%和 90%,吸附在 90min 达到平衡。三种金属
离子的共存使其在吸附过程中产生了相互影响。水中铅、锌、镉的去除率与废啤酒酵母
投加量呈正比关系;锌、镉的去除率与初始浓度呈反比关系,而铅的去除率在初始浓度
变化范围内一直呈现较高水平。铅、锌、镉金属离子在优化条件下去除率分别可达 %、
%和 %。
废啤酒酵母对三种金属离子的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附过程由内扩散
和液膜扩散联合控制。
对废啤酒酵母的吸附机理研究表明:废啤酒酵母在吸附前后结构保持相对完整。甲
基化和酯化后的废啤酒酵母对锌和镉的吸附量降低,说明胺基和羧基在吸附过程中起重
要作用。吸附过程中,溶液 pH 升高带来的无机沉淀也是废啤酒酵母生物吸附去除部分
或大部分重金属的原因。
关键词:生物吸附;废啤酒酵母;铅;锌;镉;废水处理