啤酒酵母菌对染料废水的生物吸附脱色研究

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为了考察啤酒酵母菌生物吸附偶氮类染料活性艳红K-2G和蒽醌类染料活性艳蓝KN-R的能力,对初始pH的值、吸附剂啤酒酵母菌用量、染料初始浓度、吸附时间、吸附温度以及NaCl浓度等条件对生物吸附的影响进行了批量试验。结果表明,初始pH值是影响酒酵母菌生物吸附的最重要因素,活性艳红和活性艳蓝的最佳pH值分别为2.0和1.5。平衡吸附量随活性艳红和活性艳蓝初始浓度的增加而增加,随吸附剂浓度和NaCl浓度的增加而减少。无论是活性艳红还是活性艳蓝,在其它因素固定时,吸附量随时间在1h内增加较快,当时间延长至4h后而趋于平稳,达到吸附平衡,活性艳红吸附量为24.86mg·L-1;活性艳蓝吸附量为48.83mg·L-1。活性艳红在其它因素固定时,吸附量随吸附温度的升高呈阶梯状升高,在23-27℃时达到最高并趋于平稳,而后呈阶梯状下降,但吸附量的变化并不大,所以采用酵母菌吸附活性艳红染料在常温下即可。活性艳蓝在其它因素固定时,吸附量随吸附温度的升高呈阶梯状升高和下降,但不像活性艳红那样有一段平稳期,而是有一个最大吸附点,即25℃时具有最大的吸附量49.20mg·L-1,故25℃为最佳吸附温度。通过傅立叶红外光谱分析得出啤酒酵母菌上的化学官能团(如氨基、羧基和羟基等)是吸附活性艳红K-2G和活性艳蓝KN-R的活性位置。活性艳红在50-150mg·L-1低浓度范围内符合Freundlich(相关系数0.9859)和Langmuir等温吸附模型(相关系数0.9980);活性艳蓝在50-400mg·L-1浓度范围内符合Langmuir等温吸附模型(相关系数0.9818)。活性艳红和活性艳蓝在50-150mg·L-1浓度范围内均不符合准一级动力学模型,均可用准二级动力学模型来描述。内部扩散模型的研究表明啤酒酵母菌对活性艳红和活性艳蓝的吸附均存在边界层扩散、内部扩散和动力学阻力。啤酒酵母菌吸附活性艳红和活性艳蓝过程在六个测试温度下均表现为自发。两种染料的吸附过程均为放热过程,升温不利于吸附。两种染料的吸附过程均为熵减过程,吸附过程有序性增加。研究表明,啤酒酵母菌可以作为一种低成本的生物吸附剂来去除偶氮染料活性艳红K-2G和蒽醌染料活性艳蓝KN-R及类似染料。
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