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Cu2+对微藻的生长胁迫及微藻废弃物对Cu2+吸附性能研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目的及意义

1.4 研究内容

1.5 技术路线

第二章 Cu2+对微藻生长及生理特性的影响研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与讨论

2.3 小结

第三章 微藻废弃物对Cu2+的吸附研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第四章 藻粉的应用价值评估

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

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摘要

近年来，重金属污染与微藻泛滥成为自然水体面临的两大环境问题。重金属进入水体后不仅会对水生生物产生毒性，还会通过食物链进行传递，对人类生存带来威胁。微藻作为水环境中的初级生产者，会对重金属产生敏感反应，是重金属生物毒性评判与毒理研究的首选受试物。铜是污水中存在的典型重金属污染物，小球衣藻和铜绿微囊藻是自然水体中的常见藻种，探究铜离子对两种藻的生长及生理特性的影响，能够为铜的毒理研究提供理论依据。另一方面，微藻对水中重金属的吸附能力已被证实，收集到的微藻可以作为重金属吸附剂被利用。聚合氯化铝作为絮凝剂能够更高效的收集水中的微藻，然而，目前鲜有研究去关注聚合氯化铝与藻的絮凝物对重金属的吸附效果。本文将小球衣藻与钝顶螺旋藻用聚合氯化铝收集后的絮凝物制成干粉，研究两种絮凝物干粉对重金属铜离子的吸附性能及机理，并与两种藻的纯藻粉进行对比，来评价絮凝物对Cu2+的吸附效果。通过微藻与Cu2+的相互作用研究，得到如下结果： （1）经过Cu2+96 h的胁迫作用，小球衣藻的生长抑制率随着Cu2+浓度的升高而增大。Cu2+在低浓度（小于0.01 mg/L）促进铜绿微囊藻生长，在高浓度（大于0.1 mg/L）抑制其生长。Cu2+对小球衣藻和铜绿微囊藻的EC50随着时间的延长而减小，96 h EC50分别为0.74、0.70 mg/L，说明小球衣藻对Cu2+的耐受度略高于铜绿微囊藻。随着Cu2+浓度的增加，两种藻的光合活性均降低。同时，两种藻的超氧化物歧化酶、丙二醛和可溶性蛋白含量的增加，分别说明了Cu2+刺激藻细胞发生抗氧化反应；使得藻细胞膜脂质过氧化反应加剧而破坏膜系统；高浓度Cu2+会刺激藻细胞可溶性蛋白质的合成，出于对Cu2+毒性的自卫。 （2）用聚合氯化铝（PAC）絮凝收集的小球衣藻粉（PCM）与钝顶螺旋藻粉（PSP）均对水体中Cu2+具有良好的吸附作用。随着投加量的增加，两种吸附剂对Cu2+的吸附率也逐渐升高，单位吸附量却逐渐降低，0.5 g/L是合适的投加量，1 h即可达吸附平衡。PAC的加入并没有改变单一藻粉对Cu2+的吸附机理，但改变了单一藻对Cu2+的吸附性能。和小球衣藻纯藻粉（CM）与钝顶螺旋藻纯藻粉（SP）一样，PCM与PSP对Cu2+的吸附过程符合二级动力学模型，且吸附最适宜的pH均为5.0~6.0。与CM、SP相同， PCM与PSP对Cu2+的吸附量不受共存Na+与Ca2+的影响，却易受共存Fe3+的干扰，其等温吸附过程均符合Langmuir与Freundlich模型。扫描电镜与元素能谱分析直观地证实了PSP与PCM对Cu2+的吸附，傅里叶红外光谱分析得知，与CM一样，PCM主要是利用所含的羟基与羧基吸附Cu2+，而PSP与SP吸附Cu2+主要靠其所含的羧基。PSP对Cu2+的最大吸附量（Qmax）略低于SP，而PCM对Cu2+的Qmax明显高于CM，说明PAC 可以促进CM对Cu2+的吸附。由此可知，由PAC絮凝收集的含藻废弃物可以作为Cu2+吸附剂用以净化重金属污染水体。 （3）与其他研究的吸附剂相比，PCM与PSP对水体中Cu2+具有较强的吸附能力，其Qmax超过了大部分吸附剂。PCM与PSP处理的水体中存在TOC残留，但残留TOC含量远远小于CM与SP，说明PAC可以明显降低藻粉吸附剂对水体的TOC污染风险。TOC含量与藻粉用量呈正相关，0.5 g/L是PCM与PSP使用的安全用量，在此浓度下， PCM与PSP对Cu2+也有良好的吸附去除率，因此0.5g/L是PCM与PSP去除水体中Cu2+的合适用量。

著录项

  • 作者

    蒋心诚;

  • 作者单位

    西北农林科技大学;

  • 授予单位 西北农林科技大学;
  • 学科 环境工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 高鹏程;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    微藻; 生长; 胁迫; 废弃物; 吸附;

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