改性麦秸对溶液中镉离子和甲基橙的吸附性能及后续酶水解的研究

• 作 者: 吴梦洁
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2020年07期
• 关键词: 小麦秸秆吸附剂 预处理 镉离子 甲基橙 酶水解

水体重金属污染和染料污染不论是对动植物还是人类都存在很大的危害和潜在的不利影响。随着人们环保意识的提高和对可持续发展要求的增长,如何处理好含有有毒有害物质的工业废水成为了目前研究的一个重点和难点。吸附法作为一种简便且高效的废水处理方法有着广阔的应用前景,尤其是利用廉价易得的绿色吸附剂来处理废水更是得到了很多的关注。农作物秸秆来源广,可再生,是一种理想的生物吸附剂原料。对其进行适当的预处理不仅能够提高其吸附性能,而且也能提高其酶水解效率。本文以小麦秸秆为原料,采用清洗、粉碎、微波辐射、碱性润胀和表面活性剂接枝共聚等一系列预处理方法制备新型小麦秸秆吸附剂NHWS和NMHWS（两种吸附剂的差异在于是否采用微波辐射预处理）,研究二者对废水中的Cd²⁺和甲基橙（MO）的去除能力以及后续酶水解产糖效率。本文的实验部分主要分为以下三部分内容:第一部分是改性小麦秸秆吸附剂的制备与表征。表征结果显示,改性小麦秸秆吸附剂NHWS和NMHWS的表面结构均发生了改变,破碎程度增大,表面更加粗糙,孔隙结构增多,比表面积增大。傅里叶红外光谱分析表明,改性后小麦秸秆的官能团种类发生了一定变化,羟基的数目减少,季铵基团被引入了小麦秸秆纤维素上。第二部分研究了NHWS和NMHWS对废水中的Cd²⁺和MO的吸附实验。实验结果表明,NMHWS对Cd²⁺和MO的吸附能力均大于NHWS,两个吸附过程均先快后慢。NHWS和NMHWS对Cd²⁺的吸附更符合伪二级动力学模型和Langmuir方程,吸附反应放热,能自发进行并处于无序状态。MO的吸附实验表明,NMHWS对MO的去除率最大为99.32%。第三部分研究了NHWS和NMHWS在吸附了MO后进一步进行酶水解实验。实验结果表明,最佳酶水解时间为48 h,最佳固体负荷量为5%。小麦秸秆各组分相对含量的分析表明,预处理和吸附过程能提高纤维素的相对含量,并能降低半纤维素和木质素的含量。所有小麦秸秆中,NMHWS-MO的纤维素含量最高,且产糖量最大,为4.85 g/L。