壳聚糖-生物炭微球对甲基红的吸附及微球菌剂的吸附增益效应

以典型偶氮染料甲基红为吸附对象,将壳聚糖和生物炭混合制成微球制剂,对该制剂吸附甲基红的潜力、机制及添加微生物后微球菌剂的吸附增益效应进行研究.结果表明,所制得的壳聚糖-生物炭微球具有良好的吸附特性,在染料初始质量浓度为500 mg/L、p H 3.0和20℃条件下,微球对甲基红的最大吸附量为460 mg/g.Freundlich等温方程和准二级动力学方程模型与该吸附过程拟合良好.利用Elovich方程与颗粒内扩散方程对微球的吸附过程进行研究,结果证实该吸附过程为自发过程,内部扩散为该过程的限速步骤.通过热力学方程计算得到吸附过程的热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0分别为-24.35 k J/mol(30℃)、-21.36 k J/mol和8.45 J/(mol K).表明此吸附过程为放热过程,较高温度可降低微球吸附的自发性并抑制微球对甲基红的吸附作用.利用神经网络对影响吸附过程的4个因素(p H值,温度,初始浓度,吸附时间)进行建模分析,发现温度对吸附过程的影响最大,相对重要性为32.76%,时间次之(为25.56%),其余依次为p H(23.36%)和初始浓度(18.32%).包埋微生物的微球菌剂与无微生物的纯壳聚糖-生物炭微球相比,脱色率提高了29%;与微生物单独脱色相比,脱色率提高了76%,表明生物吸附材料与微生物混合制备成菌剂的吸附增益效果明显.

生物吸附及微生物降解对4-溴联苯醚污染水体的修复

多溴联苯醚(PBDEs)作为阻燃剂被广泛使用。因为它对人类的器官、神经系统和免疫系统的危害以及向周边环境的不断迁移,已经逐渐成为人们迫切需要处理的污染物之一。以同系物4-溴联苯醚(BDE-3)作为降解对象,将海藻酸钠和生物碳混合制成微球制剂,对该制剂吸附BDE-3的潜力、机制及添加降解菌Sphingomonas sp.DZ3后微球菌剂的吸附增益效应进行研究。结果表明:2%的海藻酸钠为微球制备的最佳质量浓度,该微球制剂在液相中的吸附过程符合Lagergren准一级动力学方程和Elovich方程,微球的最大吸附量为28.6 mg·g^(-1)。用添加微生物的微球菌剂对BDE-3污染水体进行修复时发现,微球菌剂在溶液中能加速BDE-3的降解,与游离的微生物相比,差异达极显著水平(P<0.01)。利用Monod降解动力学方程对该降解过程进行拟合,得到降解动力学方程为υ=υ_(max)·S/(K_S+S)=14.29·S/(31.71+S)。