刺孢小克银汉霉吸附去除饮用水中微塑料颗粒的研究

作     者：姬国鹏 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔楠

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：刺孢小克银汉霉 微塑料 聚乙烯 微塑料处理 吸附处理 吸附机理 

摘      要：在当今社会,各种类型的塑料制品聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等已经成为我们生产和日常生活中不可或缺的一部分。特别是PE,由于其密度相对较小,使得它在水体中的的去除变得尤为困难。目前对微塑料的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、生物降解法等。但都存在着不同的缺点,制备工艺复杂以及处理周期长等等。物理法中的吸附法处理微塑料不会形成有害物质,对环境影响较小,刺孢小克银汉霉经过培养之后,能够形成具有多孔结构的球或椭球体状的菌丝体,可以作为吸附剂使用。 本研究利用刺孢小克银汉霉吸附饮用水中的PE,在不同水体中进行吸附实验,研究无机颗粒和有机污染物对刺孢小克银汉霉吸附PE效果的影响,并阐明无机颗粒、有机污染物和刺孢小克银汉霉三者之间对PE的竞争吸附关系,明晰刺孢小克银汉霉吸附PE的机理。 结果显示,经PAC对水体进行预处理后,刺孢小克银汉霉对1-10μm粒径范围的PE去除率高,对20-75μm的PE去除效果中等,对80-150μm的PE去除率较低,而对大于150μm的PE几乎无效果。混合粒径去除率约70%。而活性炭主要去除10-300μm的颗粒,对小粒径PE的去除效果一般。 在模拟原水条件下,去除效果较差,在低温低热水中,去除效果就恢复为正常的一个水平,发现是无机颗粒和有机污染物的问题,接着去除二者再投加便得到较好的去除效果,再用实际原水进行上述操作,同样得到较好的去除效果,模拟原水中三者具有吸附竞争现象,模拟低温低浊水中现象消失。 热重分析显示刺孢小克银汉霉对PE吸附充分,且有利于PE的后续处理。官能团分析表明化学吸附非主导因素,zeta电位结果排除了电性中和的作用。孔隙率分析显示菌丝体高孔隙率提供更多吸附位点。动力学上,物理吸附占主导;热力学上,Temkin模型表明为单层放热吸附,自发进行且亲和力强,对PE吸附极为有利。 采用PAC和刺孢小克银汉霉联用对饮用水原水中微塑料进行吸附去除,微塑料的去除效率高,且吸附后利于后续PE的焚烧处理,为后续利用刺孢小克银汉霉进行吸附实验提供有利依据。