发布时间 : 星期二 文章固定化酵母去除废水中铜污染实验研究2更新完毕开始阅读9b0f960cf78a6529647d53f9
合肥工业大学本科毕业论文
8 00.050.10.15 1/c (浓度倒数)0.20.250.3y = 22.711x + 0.527R2 = 0.97971/q （吸附量倒数）76543210图3-6 Langmuir等温模型1/q对1/c线性关系
由上图3-6-1和公式1-2 可以得出qmax=1.8975 mg/g，KL=0.0232，即最大吸附量为1.8975，吸附平衡常数为0.0232L/mol；相关系数R为0.990，线性较好。
把数据应用于Freundlich等温模型，结果如下图3-6-2所示： 0.200-0.20.5 1 lgcy = 0.6015x - 1.0518R2 = 0.88161.52lgq-0.4-0.6-0.8-1图3-7 Freundlich等温模型lgq对lgc线性关系
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由图3-6-2和公式1-4 可以得出固定化酵母吸附铜离子的KF值为0.08876,n的值为1.66，线性相关系数R为0.939，线性一般。由此可以说明，固定化酵母吸附铜离子符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型，但是Langmuir等温模型更好的表现出固定化酵母吸附铜离子现象，这证实了固定化酵母对铜离子的反应属于单分子层吸附反应，且固定化酵母表面均匀与铜离子之间没有相互作用力。
3.6.2 动力吸附模型
实验研究了在温度为25℃下固定化酵母吸附铜离子的时随时间的变化，将实验结果应用于准一级反应动力学模型方程，结果如下图3-6-3所示： 21.51 050100150y = -0.0076x + 1.61272R = 0.9692log(qe-q)0.50-0.5-1 200 250300350 -1.5t(min)图3-8 准一级反应动力学模型方程log(qe-q)～t的线性关系
由图3-6-3与公式1-6 可以计算出平衡时的吸附量系数R为
qe=40.99mg/g，准一级反应吸附速率常数K1= 0.0175，线性相关0.9844，线性良好。计算开始时所代入公式1-6计算的qe估计值为
43mg/g，与计算值相差不大。因此固定化酵母吸附铜离子反应符合准一级反应动力学模型。
将实验数据代入准二级反应动力学模型中，结果如下图所示：
8765 050100150- 22 - t200250300350y = 0.0208x + 0.72272R = 0.9968t/q 43210合肥工业大学本科毕业论文
图3-9 准二级反应动力学模型t/q～t的线性关系
由图3-6-4和公式1-8 ，可以计算出在准二级反应动力学方程中，准二级吸附反应的速率常数K2的值为5.986，平衡时的吸附量为48.08mg/g，线性相关系数R为0.9983，线性良好。
因此可以得出结论是固定化酵母吸附铜离子的吸附反应符合准一级反应动力学模型和准二级反应动力学模型。
3.6.3 热力学参数计算
把固定化酵母在不同温度下吸附铜离子的实验数据代入公式1-9和公式1-10，计算出△G△H△S的值如下表3-7所示：
表3-7 固定化酵母吸附铜离子反应热力学参数
铜离子
热力学常数
293K
△G0（KJ/mol） △H0 (KJ/mol) △S0 (KJ/mol*K-1)
-0.63298
52.603 0.1817
297K -1.42136
0
0
0
根据表3-7所示，可以发现在固定化酵母吸附铜离子最佳温度范围内，反应的△G都小于零，因此，可以得出固定化酵母吸附铜离子的反应是自发进行的。而△H0 大于50，这表明反应固定化酵母对铜离子的反应是化学反应，且属于吸热反应。
3.7 小结
通过对固定化酵母吸附铜离子的实验研究，发现固定化酵母对铜离子有良好的吸附效果，只需要在常温下就可以进行反应，而且固定化酵母对铜离子的去除效率比较高，最高可以达到78%，但是固定化酵母在吸附铜离子所需要的时间相对较长，在时间为180min时，反应才达到平衡。在酸性条件下，在一定的范围，升高PH值对固定化酵母吸附铜离子的反应有促进作用，有利于铜离子的吸附。通过实验数据分析，固定化酵母对铜离子的吸附反应符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型，这证明了固定化酵母对铜离子的反应属于单分子层吸附反
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应，且固定化酵母表面均匀与铜离子之间没有相互作用力。通过计算反应热力学参数发现在适宜范围内，固定化酵母吸附铜离子的反应属于自发进行的。
结 论
废水中重金属离子的去除是现在环境保护的一个基本要求，也是水环境保护的一个重要问题，生物吸附为重金属废水处理提供了一条经济可行的技术。生物吸附所用的原料来源广泛而且廉价，可以达到以废治废的效果，在随着科技的发展，对生物吸附技术研究的越来越深入，其在工业上应用于重金属废水处理上具有很广泛的空间。在今后的道路上，探寻合适的生物吸附剂，研究其对不同种类的重金属离子的吸附行为，在结合先进的现代分析仪器和技术完善生物吸附技术是最大的目标和方向[15]。
本论文利用固定化技术将酵母菌进行固定，用火焰原子吸收分光光度法分析研究了固定化酵母对废水中铜离子的生物吸附作用。
实验采用对反应瓶进行振荡的方式，研究了不同条件下，例如铜离子溶液的PH值、固定化酵母的投放浓度、吸附反应的温度、吸附反应的时间、溶液中铜离子浓度等对固定化酵母吸附废水中铜离子反应的影响，采用了固定水体的中铜离子的总浓度对固定化酵母的吸附能力进行了探讨和研究。本论文针对固定化酵母吸附废水中的铜污染的吸附动力学模型（准一级反应动力学模型和准二级反应动力学模型）进行了探讨，本论文还针对固定化酵母吸附废水中的铜污染的平衡吸附模型（Langmuir等温模型和Freundlich等温模型）进行了探讨，并针对反应在适宜温度下的热力学问题进行了计算和探讨。
实验表明：
（1）固定化酵母吸附铜离子的反应的最佳温度范围在24℃左右； （2）最佳的PH值范围在4左右；
（3）固定化酵母对铜离子的吸附反应平衡时间在180min左右；
（4）最适宜的固定化酵母浓度范围应该在0.09g/ml左右，此时固定化酵母对铜离子的去除率基本达到平衡；
（5）固定化酵母吸附铜离子反应中，铜离子浓度处于60～70mg/L范围内为固定化酵母处理铜离子的较理想的浓度范围。
（6）固定化酵母吸附铜离子的反应符合Langmuir等温模型和Freundlich等
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