趨磁細菌對貴金屬離子的選擇性吸附行為及溶液中金的回收研究.pdf

1、隨著高新技術的迅猛發(fā)展，全世界對貴重金屬的需求量越來越大，但其儲量卻十分有限。因此，含貴重金屬廢料的資源化和循環(huán)利用技術已成為國內(nèi)外相關人士關注的焦點。本文對“選擇吸附-高梯度磁分離”耦合工藝回收廢水中金和銅的過程進行了系統(tǒng)的理論分析與實驗研究。 本文從污水處理廠活性污泥中篩選到一株趨磁性較強且對金屬離子有較高吸附能力的菌株MTB-3，根據(jù)生理生化實驗和16S rDNA測序結(jié)果，確定出該菌種為，Stenotrophomonas

2、sp.細菌，是該屬一個具有趨磁特性的新菌種。 實驗確定了Stenotrophomonas sp. MTB-3在單元體系中對Au3+、Cu2+和Ni2+的最佳吸附條件，進而考察了該菌在Au3+-Cu2+二元體系及Au3+-Cu2+_Ni2+三元體系中的吸附特性，并通過等溫吸附特性及吸附動力學特性研究獲得相應的吸附參數(shù)，結(jié)果表明菌體對多元體系中的Au3+具有優(yōu)先選擇吸附的能力。對菌體上金的脫附研究發(fā)現(xiàn)，0.8mol/L的硫脲對金的脫

3、附率可達91.3％；在保證菌體再吸附率高于80％的前提下，菌體至少可以重復使用三次。 以透射電鏡（TEM）、傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）、X射線衍射儀（XRD）、光電子能譜儀（XPS）等先進儀器為實驗分析手段，并結(jié)合理論模型探討了Stenotrophomonas sp. MTB-3對Au3+、Cu2+和Ni2+的吸附機理，研究發(fā)現(xiàn)該菌吸附Cu2+、Ni2+的主要機理是靜電引力和表面絡合作用；而吸附Au3+的主要機理是靜電引力

4、、表面絡合作用及氧化還原作用。在此基礎上得出MTB-3菌體吸附貴重金屬離子的微觀過程初步模型。 通過對顆粒在磁場中受力和力矩作用分析，推導并建立了高梯度磁分離過程中菌體微粒在軸向飽和堆積的物理模型和數(shù)學模型，用以描述菌體微粒沿金屬絲軸線方向運動時被捕集并堆積的情況；并采用現(xiàn)象學磁分離模型，描述并預測吸附貴重金屬離子后的菌體在整個磁分離空間內(nèi)被捕集的動力學特性。 基于MTB-3菌較強的趨磁特性以及在多元體系中對Au3+的可