论文总字数：18020字

摘 要

随着工业的发展，重金属污染问题已经成为当今社会一个重要的环境问题。多数情况下重金属会参与食物链的循环并且会在生物体内不断地积累^[1-2]，损伤人的各个器官，从而严重的影响到了人类和生物的健康安全。对污水中重金属处理不仅解决环境问题，还可以带来一定程度的经济效益。利用啤酒废酵母吸附污水中重金属可实现废物再利用。

本课题以含重金属铅的废水为研究对象，通过制备磁性微球对啤酒废酵母进行固定化，并通过生物吸附的方法对废水中重金属铅进行吸附，从而解决重金属铅对废水的污染问题，同时回收重金属铅以带来经济效益。以Fe₃O₄纳米晶粒作为磁性微球的磁核，以壳聚糖和海藻酸钠作为包裹材料，选择磁性微球制备的最优条件，制备出壳聚糖/海藻酸钠磁性微球、固定化啤酒废酵母磁性微球。比较游离酿酒废酵母、磁性微球与固定化酿酒废酵母磁性微球三者对Pb² 的吸附能力的不同，得出固定化啤酒废酵母磁性微球对重金属铅的吸附量最大的最佳工艺。

关键词:壳聚糖 海藻酸钠 磁性微球 啤酒酵母 重金属吸附

Study on the adsorption of heavy metal lead by Immobilized Beer Yeast in magnetic microspheres

Abstract

With industrial development, heavy metal pollution in today's society has become an important environmental issue.In most cases it would be involved in the cycle of heavy metals in the food chain and will continue to accumulate in the body of each human organ damage^[1-2], which seriously affect the health and safety of humans and creatures.Heavy metals in sewage treatment not only to solve environmental problems, but also bring economic benefits to a certain extent.The use of adsorption of heavy metals in sewage can be realized Recycling waste beer yeast.

This topic put wastewater containing Pb as the research object, beer waste yeast was immobilized by means of preparing magnetic microspheres, and heavy metal Pb in wastewater was adsorbed by biological adsorption, so as to solve the problem that the pollution of heavy metal Pb to waste water, and recycling heavy metal Pb to bring economic benefits. Using Fe₃O₄ nanoparticles as a magnetic microspheres of magnetic core, chitosan and sodium alginate as the coating materials, selecting the optimum conditions of preparation of magnetic microspheres, to prepare chitosan / alginate microspheres,and beer waste yeast immobilized with magnetic microspheres. By comparing the different adsorption capacity of Pb² of the free beer waste yeast, magnetic microsphere and beer waste yeast immobilized with magnetic microspheres, come to the conclusion that the adsorption of heavy metal Pb by beer waste yeast immobilized with magnetic microspheres was the largest.

Keywords: Alginate; Chitosan; Magnetic microsphere; Beer Yeast; Adsorption of heavy metal

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 磁性微球的类型与特点 1

1.1.1 磁性微球的类型 1

1.1.2 磁性高分子微球的特点 1

1.2 Fe₃O₄纳米晶粒的制备方法 2

1.3 磁性微球的制备方法 3

1.3.1反相悬浮交联法 3

1.3.2沉淀生成法 4

1.4 磁性微球的应用 5

1.4.1 细胞分离 5

1.4.2 固定化酶 6

1.4.3 靶向给药 6

1.5 壳聚糖和海藻酸钠的优点 6

1.6 磁性微球的前景 7

1.7 固定化啤酒废酵母的方法 8

1.7.1 吸附法 8

1.7.2 包埋法 8

1.7.3 交联法 9

1.8啤酒废酵母作为吸附剂的优点 9

第二章 磁性微球的制备和优化 11

2.1磁性微球制备条件优化 11

2.1.1. 试剂 11

2.1.2 仪器 11

2.1.3 磁性微球制备条件优化 11

2.1.4 实验数据 12

2.1.5 小结 13

2.2 磁性高分子微球的制备 13

2.2.1 试剂 13

2.2.2 仪器 14

2.2.3 磁性高分子微球的制备 14

2.2.4 磁性高分子微球的表征 14

2.2.5 结果与分析 14

第三章 固定化啤酒废酵母吸附重金属铅 16

3.1 固定化啤酒废酵母 16

3.1.1 酵母菌体细胞的培养 16

3.1.2 酵母菌体的包埋和活化 16

3.2 吸附能力的比较 16

3.2.1 重金属铅吸附量的测定 16

3.2.2 固定化酿酒酵母磁性微球的稳定性分析 16

3.2.3 实验数据 16

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 23

第一章 绪论

磁性微球是指运用特定的方法通过对磁性粒子与有机聚合物高分子的联结，形成的具有一定化学结构的新型材料。对磁性微球的科学研究是从70年代开始的，它不仅与高分子微粒子有相似的性能，能够在对其进行表面的改性和共聚等方法使它的表面具有多个具有反应性功能的基团(羟基、羧基、醛基、氨基等)，同时还因为磁性微球有一定的磁性，能够在有外来磁场的情况下将其便捷快速地分开。对比常规的分离方法，此技术把富集与分离有效的应用到一起，它的比表面积相对大一点，能够很大程度上增加在分离时反应物与反应物发生作用的动力学速度，同时还具有速度快、效率高和不会玷污的特点。如今，磁性微球在医学方面、磁性材料制备方面、生物化学与有机合成方面和生物工程方面等都有大量的使用。

1.1 磁性微球的类型与特点

1.1.1 磁性微球的类型

磁性微球是由两个部分组成的：具有生物之间的相容性、亲和性的壳层和具有磁性导向性的核层(磁核)，它的结构一般有四种类型，即：壳-核型、核-壳型、壳-核-壳型和镶嵌型。

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