论文总字数：16341字

摘 要

γ-PGA是一种特殊的线型阴离子自然聚合物，具有较强的水溶性以及良好的吸水性和金属螯合性，可用作生物复合絮凝剂。

本文探讨了聚谷氨酸作为一种新型生物复合絮凝剂对电镀废水中Cr³ 、Cu² 、Ni² 等重金属离子的吸附去除效果，并研究了其相关影响因素对其性能的影响。结果表明，生物复合絮凝剂γ-PGA最好用量为45mg/L，最适的pH值为6；添加量大于30mg/L时，絮凝活性对pH值的感受程度降低，适用情况变广，且热稳定性好，并在吸附过程中表现出一定的吸附选择性。当pH处于4-6酸性环境之间时，遵从Cr³ gt;Cu² gt;Ni² 的顺序。研究发现，γ-PGA添加恰好在45mg/L时，Cr³ 和Cu² 脱除率达到88%左右，Ni² 的脱除率达到78%；反应时间在9-15h时，脱除率基本保持不变，Cr³ 脱除率仅提高1-5个百分点，最高可达92%；Ni² 反应时间在9h以后脱除率基本保持在88%；在反应时间为9-15h时，Cu² 脱除率提高8个百分点，脱除率高达91%。

关键词：生物复合絮凝剂 聚谷氨酸 重金属离子 水处理

Preparation of polyglutamic acid biocomposite flocculant

Abstract

γ-PGA is a special linear anionic natural polymer with strong water solubility and good water absorption and metal chelating properties. It can be used as a biocomposite flocculant.

In this paper, the removal effect of poly-glutamic acid as a novel biocomposite flocculant on the removal of Cr³ , Cu² , Ni² and other heavy metal ions in electroplating wastewater was investigated. The influence of related factors on its performance was studied. The results showed that the best dosage of γ-PGA was 45 mg/L, the optimum pH was 6; when the amount was more than 30 mg/L, the flocculation activity was less sensitive to pH and the application was widened. It has good thermal stability and exhibits a certain adsorption selectivity during the adsorption process. When the pH is between 4-6 acidic environments, the order of Cr³ gt;Cu² gt;Ni² is followed. The study found that when γ-PGA was added at exactly 45 mg/L, the removal rate of Cr³ and Cu² reached about 88%, and the removal rate of Ni² reached 78%. At the reaction time of 9-15 hours, the removal rate remained basically unchanged. The removal rate of Cr³ was only increased by 1-5 percentage points, and the highest was 92%; the removal rate of Ni² reaction time remained at 88% after 9 hours; the removal rate of Cu² increased by 8 percentage points when the reaction time was 9-15 hours. The removal rate is as high as 91%.

Key Words: Biological composite flocculant; Polyglutamic acid; heavy metal ion; water treatmen

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1选题背景 1

1.2 生物絮凝剂 2

1.2.1 生物絮凝剂的研究进展 2

1.2.2 生物絮凝剂的分类 2

1.2.3生物絮凝的影响因素 3

1.3 生物絮凝剂的絮凝机理 3

1.3.1 吸附架桥机理 4

1.3.2 压缩双电层机理 4

1.3.3 电性中和机理 4

1.4生物絮凝剂在水处理领域中的应用 4

1.4.1 生活用水的处理 4

1.4.2 重金属离子的去除 5

1.4.3 活性污泥沉降性能的改善 5

1.5 聚谷氨酸 5

1.5.1 聚谷氨酸的概况 5

1.5.2 聚谷氨酸的结构 6

1.5.3 聚谷氨酸的性能 7

1.5.4 聚谷氨酸在水处理中的应用 7

1.6 本课题的主要研究内容 8

第二章 实验部分 9

2.1 药品和仪器 9

2.2 实验方法 9

2.3 结果与讨论 10

2.3.1 pH值的影响 10

2.3.2 pH值对Cr³ 的吸附研究 10

2.4.3 pH值对Ni² 的影响 12

2.4.4 pH对Cu² 的影响 13

2.4.5 γ-PGA的吸附选择性 14

2.4.6溶液pH在吸附沉降过程中的变化 15

2.4.7 γ-PGA的投加量 15

2.4.8 反应时间 16

2.4.9 探讨γ-PGA的沉降吸附性能 17

2.4.10残渣稳定性的检验 18

第三章 小结与展望 19

3.1小结 19

3.2展望 19

参考文献 21

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1选题背景

水是人类社会生存中第一大不可或缺的必需品，世界上的水资源是有限的，就目前来看，由于我国是一个人口大国，对水资源的需求量非常大，人均每年拥有水量远低于世界的平均水平；另一方面，由于相关部门的管理不恰当以及广大群众对环境保护的意识不强，从而使得大量未达标的废水直接排放到水域中，其中重金属离子废水占据所有排放工业废水的比重最大。

重金属是指原子量在63.5到200.6之间，比重大于5.0的金属元素^[1]。随着大量产业的飞快发展，致使越来越多含重金属离子的废水大量排放，对水体直接或间接造成污染。重工业废水中含有大量的铜、铬、镍等有毒重金属。不同于有机一类的污染物，自然界的生物根本无法降解这些重金属，而且会在生物体内长时间积累，对生物体造成慢性中毒，不仅危害自然环境，更是对人类健康的健康产生了巨大的威胁。据统计，我国目前最严重的环境问题其中之一就是重金属离子对水体的污染，对于如何治理含重金属离子的废水受到了国内外的高度关注。去除水环境中过量的有毒重金属离子，需要通过合理有效的方法来处理，这样才能够大大减轻对环境的污染和对人类所造成的危害。

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