磁性微生物絮凝剂的制备及其对微塑料的吸附效能

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:catva
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目前,随着人类对于海洋资源的开发利用,海洋水体污染愈来愈严重,其中,微塑料已成为严重影响人类身体健康及生态环境的全球污染。因此,微塑料的去除已成为当前的热点问题。本研究采用一种高效易分离的磁性微生物絮凝剂对水体中的微塑料进行吸附去除。将两种不同类型的微生物絮凝剂分别与磁性Fe3O4颗粒进行交联,通过形貌特征观察、扫描电镜、EDS、FTIR等表征手段分析不同比例条件下所产物质并选出最优微生物絮凝剂与磁性Fe3O4颗粒比例,结果显示,当所用磁性Fe3O4颗粒和蛋白型(J1)微生物絮凝剂比例为1:1、磁性Fe3O4颗粒和多糖型(F2)微生物絮凝剂比例为2:1进行实验时,絮凝剂成功的发生了交联,得到了对应的磁性微生物絮凝剂以投入后续实验使用。分析不同的条件对于微塑料去除效能的影响,对于Klebsiella sp.J1(CGMCC No.6243)磁性微生物絮凝剂来说,当磁絮的投加量为1.0 g/L时,p H为7.0、微塑料颗粒浓度为1.5颗/ml时其整体吸附效果最为良好,其去除率可达到90%,同时,微塑料粒径的大小与其吸附能力影响不大。对于A.tumefaciens F2(CGMCC No.10131)磁性微生物絮凝剂来说,当磁絮的投加量为1.5g/L时,p H为7.0、微塑料颗粒浓度为1颗/ml、微塑料粒径大小为过40目筛直径为0.425mm时其整体吸附效果最为良好,其去除率可达到100%。针对于两种不同的磁性微生物絮凝剂来说,蛋白型(J1)磁絮的Langmuir模型R2=0.8957、Freundlich模型R2=0.915,多糖型(F2)磁絮的Langmuir模型R2=0.995、Freundlich模型R2=0.9949,两种模型拟合均较为优良,表明了整个吸附过程较为复杂,涉及多步反应。动力学进行分析发现对于J1磁絮来说,其整体趋势符合拟一级反应动力学,并不符合拟二级反应动力学,这也侧面说明了在J1磁絮吸附微塑料过程中,主要限速步为物理吸附(静电吸附)。对于F2磁絮来说,吸附过程符合了拟二级反应动力学却不符合拟一级反应动力学,说明F2磁絮在吸附微塑料的过程中限速步主要是由化学吸附来控制完成。
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