重金屬生物吸附

目錄
前言
第1章重金屬及其污染1
1.1重金屬及相關基礎知識1
1.1.1引言1
1.1.2元素及元素周期表1
1.1.3周期表中元素分類2
1.1.4地殼中元素的組成、分布及主要存在形式3
1.1.5金屬元素及其分類5
1.1.6重金屬8
1.2重金屬的特性及環(huán)境領域中關注的重金屬9
1.2.1重金屬的存在形態(tài)9
1.2.2重金屬的毒理毒性特點9
1.2.3重金屬對微生物的毒性機制9
1.2.4我國水體中優(yōu)先控制污染物黑名單10
1.2.5環(huán)境領域中關注的重金屬11
1.3我國重金屬污染特征分析16
1.3.1引言16
1.3.2主要污染的重金屬種類16
1.3.3主要污染行業(yè)17
1.3.4重金屬廢水的特征20
1.4重金屬廢水處理技術22
1.4.1重金屬廢水處理技術分類22
1.4.2重金屬廢水處理中需要考慮的關鍵問題27
1.5重金屬廢水處理濃縮物中重金屬的回收/元害化處理33
1.5.1引言33
1.5.2重金屬回收34
1.5.3元害化處理40
1.6關于重金屬廢水處理的幾點建議40
1.7重金屬污染生物修復的重要性41
參考文獻42
第2章生物吸附基礎50
2.1生物吸附的提出和發(fā)展50
2.1.1生物吸附概念的形成50
2.1.2生物吸附研究的歷史51
2.1.3生物吸附的研究現(xiàn)狀57
2.1.4生物吸附的發(fā)展方向58

2.2活細胞和死細胞、生物吸附和生物積累59
2.3生物吸附的含義61
2.4生物吸附處理重金屬/放射性廢水的實現(xiàn)形式67
2.4.1生物吸附處理重金屬的典型工藝流程67
2.4.2生物吸附過程的多種實現(xiàn)形式68
2.5吸附質種類69
2.6生物吸附劑種類70
2.7生物吸附的主要研究內容72
2.8生物吸附的技術特點72
2.9生物吸附發(fā)展中存在的問題及分析73
2.10生物吸附應用探索76
2.10.1生物吸附的商業(yè)化嘗試77
2.10.2生物吸附實際應用的可行性分析81
2.11生物吸附發(fā)展方向82
2.11.1重新認識生物吸附的研究意義82
2.11.2生物吸附成本核算與比較84
2.11.3深入探討生物吸附的本質及特性84
2.11.4探索生物吸附與其他技術的綜合利用85
2.11.5開發(fā)出類似于離子交換樹脂的商業(yè)化生物吸附劑85
2.11.6加強生物吸附機理研究86
2.11.7擴大生物吸附的應用領域86
參考文獻87
第3章生物吸附劑91
3.1生物吸附劑及其類型91
3.1.1生物吸附劑的定義91
3.1.2生物吸附劑來源及其分類94
3.1.3生物吸附劑的發(fā)展98
3.2生物吸附的生物學基礎98
3.2.1概述98
3.2.2細菌104
3.2.3絲狀真菌117
3.2.4酵母菌121
3.2.5藻類125
3.2.6海藻、細菌、真菌細胞壁結構比較131
3.2.7殼聚糖、纖維素、木質素、淀粉等天然有機生物大分子132
3.2.8農林廢棄物140
3.2.9生物材料中與重金屬生物吸附有關的官能團141
3.3生物吸附劑評價標準144
3.3.1評價及篩選標準144
3.3.2生物吸附劑評價中需要注意的問題145
3.4生物吸附實驗148
3.4.1引言148
3.4.2生物吸附劑干重、生物吸附量、去除率的計算方法148
3.4.3生物吸附動力學實驗:確定生物吸附平衡時間te149
3.4.4生物吸附平衡實驗:確定平衡吸附量qe150
3.4.5熱力學實驗:溫度的影響151
3.4.6舉例釀酒酵母生物吸附性能研究:材料與方法152
3.5生物吸附劑的吸附性能總結154
3.5.1引言154
3.5.2部分微生物對金屬的吸附容量154
3.5.3微生物吸附重金屬的種類155
3.5.4潛在的生物吸附劑種類157
3.6細菌作為生物吸附劑158
3.7真菌(絲狀真菌)作為生物吸附劑164
3.7.1簡介164
3.7.2青霉菌作為生物吸附劑165
3.7.3曲霉菌作為生物吸附劑169
3.7.4其他絲狀真菌作為生物吸附材料171
3.7.5真菌吸附重金屬的選擇性及比較172
3.8酵母作為生物吸附劑173
3.8.1釀酒酵母(s.ceγe'v1S1αe)作為生物吸附劑的優(yōu)勢173
3.8.2生物吸附研究中釀酒酵母的各種利用形式174
3.8.3釀酒酵母生物吸附性能176
3.8.4釀酒酵母對不同金屬離子吸附的比較179
3.8.5釀酒酵母與其他吸附劑吸附性能的比較180
3.9海藻作為生物吸附劑181
3.10殼聚糖基生物吸附劑188
3.10.1引言188
3.10.2殼聚糖基生物吸附劑的性能190
3.11廉價生物吸附劑194
3.11.1引言194
3.11.2農林廢棄物吸附重金屬研究進展196
3.11.3甜高粱秸秤及其改性研究198
3.12新型生物吸附劑201
參考文獻203
第4章生物吸附劑的改性與再生225
4.1概述225
4.2預處理方法227
4.2.1引言227
4.2.2物理方法228
4.2.3化學方法228
4.2.4生物方法229
4.2.5各種預處理方法的研究進展229
4.3生物吸附劑的固定化231
4.3.1引言231
4.3.2生物固定化方法232
4.3.3生物固定化載體234
4.3.4固定化生物吸附劑的研究進展235
4.4生物吸附劑物理化學改性方法及表征:以殼聚糖基生物吸附劑為例236
4.4.1引言236
4.4.2用于重金屬去除目的的殼聚糖改性方法237
4.4.3物理改性238
4.4.4化學改性242
4.4.5殼聚糖復合材料249
4.5吸附劑的解吸及重復利用250
4.6廢棄生物吸附劑的最終處置253
4.7殼聚糖基生物吸附劑的制備及表征253
4.7.1材料253
4.7.2納米磁性殼聚糖的制備254
4.7.3磁性殼聚糖的制備254
4.7.4二乙烯三膠改性磁性殼聚糖的制備254
4.7.5二硫化碳改性磁性殼聚糖的制備254
4.7.6磁性殼聚糖/PVA復合顆粒制備方法254
4.7.7磁性殼聚糖固定化釀酒酵母的制備方法255
4.7.8納米磁性殼聚糖表征255
4.7.9二乙烯三膠改性磁性殼聚糖的表征259
4.7.10二硫化碳改性磁性殼聚糖的表征260
4.7.11磁性殼聚糖/PVA復合顆粒的表征264
4.7.12磁性殼聚糖固定化釀酒酵母(殼聚糖生物固定化顆粒)的表征266
4.7.13小結269
4.8木質纖維素材料的改性以及表征270
4.8.1木質纖維素材料改性方法270
4.8.2甜高粱秸秤乙醇發(fā)酵殘渣及性能表征272
4.8.3秸秤輻照接枝丙烯酸制備與表征方法278
4.8.4輻照接枝條件的優(yōu)化281
4.8.5材料的表征:竣基含量、SEM、FTIR、XRD283
4.8.6竣基功能化改性秸秤材料制備及表征287
參考文獻291
第5章生物吸附影響因素300
5.1金屬離子性質的影響300
5.1.1引言300
5.1.2實驗及參數(shù)選擇303
5.1.3QSAR模型建立方法305
5.1.4X2γ的影響317
5.1.5Z2/γ，logKOH，IP的影響318
5.1.6極化力各種參數(shù)的影響318
5.1.7其他離子性質的影響319
5.1.8離子性質影響的小結320
5.2反應條件對生物吸附的影響321
5.2.1引言321
5.2.2吸附時間321
5.2.3重金屬離子初始濃度/生物量濃度323
5.2.4溫度的影響323
5.2.5pH的影響324
5.2.6金屬離子初始濃度與生物吸附劑濃度的影響326
5.2.7競爭離子/共存離子/其他共存物的影響326
5.2.8離子強度的影響327
5.3二元/三元重金屬離子體系的生物吸附特征337
5.3.1磁性殼聚糖對Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的競爭吸附338
5.3.2二硫化碳改性磁性殼聚糖對Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的競爭吸附341
5.3.3二乙烯三膠改性磁性殼聚糖對Cu(II)、N1(II)的競爭吸附344
5.3.4秸秤及其改性材料對多元體系中金屬離子的等溫吸附特性346
5.4生物細胞性質及培養(yǎng)條件對生物吸附的影響353
5.4.1生物細胞種類353
5.4.2微生物菌齡355
5.4.3微生物培養(yǎng)的碳源355
5.4.4其他成分對生物吸附的影響357
5.5生物體材料對重金屬的選擇性或親和性357
5.5.1引言357
5.5.2金屬離子的選擇性或親和性研究358
5.5.3利用配位理論分析吸附性能及吸附選擇性365
5.6需要考慮的幾個問題367
參考文獻368
第6章生物眼附機理376
6.1引言376
6.1.1生物吸附機理主要研究內容376
6.1.2生物吸附機理研究中需要考慮的問題377
6.1.3生物吸附機理研究的方法學379
6.1.4生物吸附機理研究思路及技術路線379
6.2生物吸附過程379
6.2.1引言379
6.2.2被動吸附381
6.2.3主動吸收381
6.2.4重金屬生物吸附過程分析381
6.3生物吸附機理382
6.3.1引言382
6.3.2細胞外富集/沉淀/轉化382
6.3.3細胞表面吸附/沉淀/轉化383
6.3.4胞內吸附/沉淀/轉化3866.4生物吸附機理的研究手段388
6.4.1山述3886.4.2傅里葉變換紅外光譜(FTIR)391
6.4.3掃描電子顯微鏡-能譜(SEM-EDX)403
6.4.4透射電子顯微鏡-能譜(TEM-EDX)419
6.4.5原子力顯微鏡(AFM)4216.4.6紫外-可見光譜(UV-Vs)425
6.4.7X射線光電子能譜(XPS)427
6.4.8同步輻射光源的X射線吸收精細結構譜(XAFS)431
6.4.9電感桐合等離子體-質譜(ICP-MS)442
參考文獻453
第7章生物吸附過程模擬459
7.1吸附動力學模型459
7.2等溫吸附模型461
7.3吸附熱力學模型465
7.4釀酒酵母生物吸附過程分析466
7.4.1釀酒酵母吸附重金屬離子的時間進程466
7.4.2酵母吸附重金屬離子的動力學模型467
7.4.3等溫吸附過程及模型擬合468
7.4.4重金屬離子生物吸附容量的比較469
7.4.5溫度對釀酒酵母生物吸附量的影響471
7.5磁性殼聚糖對重金屬的吸附特性473
7.5.1磁性納米殼聚糖吸附Cu(II)的動力學473
7.5.2磁性殼聚糖和二硫化碳改性磁性殼聚糖吸附Pb(II)的動力學475
7.5.3溫度對納米磁性殼聚糖吸附Cu(II)的影響476
7.5.4磁性殼聚糖和二硫化碳改性磁性殼聚糖吸附Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的等溫吸附特征480
7.5.5納米磁性殼聚糖吸附Cu(II)的熱力學484
7.5.6小結485
7.6多元體系中Pb、Cu、Zn競爭吸附485
7.6.1磁性殼聚糖對多元體系中Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的競爭吸附485
7.6.2秸軒及其改性材料對Pb-Cu-Zn的競爭吸附特性490
參考文獻498
第8章重金屬廢水的生物處理503
8.1生物對重金屬的固定與溶解機制503
8.1.1引言503
8.1.2生物對重金屬的固定機制504
8.1.3生物對重金屬的溶解機制505
8.2重金屬廢水生物處理概況505
8.2.1重金屬廢水生物處理原理505
8.2.2重金屬廢水生物處理工藝506
8.2.3重金屬廢水生物處理案例506
8.3硫酸鹽還原菌處理重金屬廢水507
8.3.1硫酸鹽還原菌簡介507
8.3.2SRB處理重金屬廢水的原理511
8.3.3硫酸鹽還原菌處理重金屬廢水的特性512
8.3.4硫酸鹽還原菌去除重金屬離子的動力學517
8.4藻菌生物膜系統(tǒng)處理重金屬廢水521
8.4.1引言521
8.4.2處理效果分析及機理探討521
8.5零價鐵-硫酸鹽還原菌(ZVI-SRB)處理重金屬廢水522
8.5.1引言522
8.5.2ZVI-SRB處理重金屬廢水的研究思路523
8.5.3ZVI-SRB處理重金屬廢水的實