海藻酸钠固定化污泥基生物质炭对铜-湖南农业大学.docVIP

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项　 目　 申　 报　 表 项目名称: 海藻酸钠固定化污泥基生物质炭对铜的吸附性能研究 学校名称 湖南农业大学 学生姓名 学 号 专 业 性 别 入 学 年 份 杜淑雯 201340408110 环境工程 女 2013 周浩 201340408207 环境工程 男 2013 彭玉倩 201340408213 环境工程 女 2013 熊长齐 201440476222 环境工程 男 2014 指导教师 黄红丽 职称 副教授 项目所属 一级学科 环境科学 学生曾经参与科研的情况 杜淑雯和彭玉倩在2014年5月曾参与大学生科技创新活动，课题为《污泥基生物质炭制备及其对铜锌的吸附性能研究》已经通过了校级审核。 本次团队的成员均参加湖南农业大学大学生创新性实验计划项目，课题为《海藻酸钠固定化污泥基生物质炭对铜的吸附研究》已经通过了校级的审核。 指导教师承担科研课题情况 主持国家自然科学基金青年项目“印度芥菜修复重金属污染土壤中铜锌迁移转化的影响”，湖南农业大学引进人才基金“禽畜粪便堆肥中腐殖质与重金属的结合特征研究”，湖南农业大学青年科学基金“污泥基生物质炭对重金属铜的吸附性能研究”等。同时作为主要参与人参与国家自然科学基金、国家科技支撑计划等科研工作。 项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题 （1）项目研究和实验的目的： 我们本次的实验要以污泥作为廉价的工业原料，来制备高吸附性能的生物质炭。用制备好的生物质炭和海藻酸钠按一定比例混合，找到海藻酸钠固定化污泥基生物质碳的最佳制备工艺，然后将最佳工艺下制备的SASC用于对重金属铜吸附性能的研究，通过对吸附重金属铜前后的SASC进行表征以探究吸附机理。深层次的目的是将此工艺用于工业化生产，解决城市污泥污染和大多数地区重金属污染的问题，还地球一个美好的明天。 （2）研究内容： 1）海藻酸钠固定化污泥基生物质炭（SASC）的制备工艺优化； 选择合适的固定化工艺。并且以铜的去除率作为评价指标对其中的几个参数（海藻酸钠的质量分数、包炭量、固定化时间）进行优化，以获取最佳制备工艺。 2）最优条件下制备的SASC对重金属铜的吸附性能研究； 将最优条件下制备的SASC用于吸附含重金属铜废水试验，研究不同因素（pH值、温度、吸附剂用量、初始浓度、转速等）对SASC吸附重金属铜的影响研究。。 3）SASC对重金属铜的吸附机理研究。 针对SASC吸附重金属铜进行吸附等温线拟合、动力学分析及热力学分析，同时借助BET、FT-IR、SEM等现代分析测试方法，对吸附重金属铜前后的SASC进行表征，探究SASC吸附重金属铜的吸附机理。 （3）拟解决的关键问题 1）寻找合适质量分数的海藻酸钠、确定最佳的包炭量以及固定化时间。 这是我们本次实验的核心，也是最为困难的问题。合适的比例需要经过大量的实验来获得。 2）将在不同制备工艺条件下制备的SASC吸附含重金属铜废水试验。 要得到较为准确的结果，需要进行多次实验，从而得到大量的实验数据，以这些实验数据为基础进行作图分析。 3）SASC对重金属铜的吸附机理研究 通过吸附等温线拟合、动力学分析及热力学分析，同时借助BET、FT-IR、SEM等现代分析测试方法对吸附重金属铜前后的SASC进行表征。 国内外研究现状和发展动态 近年来，国内在污泥制备活性炭吸附剂的中间过程与方法中做了大量研究取得了很大进展[1-4]。以制备好的活性炭为基础包汉峰，杨维薇[5]等考察了污泥基活性炭对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律，说明污泥基活性炭表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用。更深一步有周雅珍、林匡飞[6]采用活性污泥和污染地地下水中的微生物菌种经过驯化，通过包埋法将其固定在用聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭制成的凝胶小球内。当活性炭浓度在1.0%（w/v）时，小球的机械强度最佳，并且表现出良好的重复实用性。另外有张志明、向文英[7]以壳聚糖为载体包埋固定活性污泥细胞制备出高效环保、经济的生物吸附剂SCTS，研究过程中发现固化液浓度、发泡剂量、发泡温度、活性污泥与壳聚糖用量比值对SCTS吸附能力影响显著，固化液浓度、固化温度、壳聚糖和污泥比值对SCTS成球质量影响较大。与此同时有范方宇、吴长苹、刘代现[8]以海藻酸钠为载体，采用包埋法固定化碱性蛋白酶的固定化工艺，结果表明最佳固定化条件为氯化钙浓度为3.0%、海藻酸钠溶液与酶液体积之比为1:1、海藻酸钠质量分数为3.0%和固定化时间为2h，在此条件下，酶的回收率为23.6%。在研究生物质炭的基础上，也有湖南大学刘云国、张静进[9]，探索应用海藻酸钠固定化包埋活性炭，他们通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的