实验八包埋固定化凝胶小球对废水中染料的吸附实验

实验八 包埋固定化凝胶小球对废水中染料的吸附实验一、目的 • 了解包埋固定化凝胶小球的制作方法及其对污染物的处理原理 • 认识包埋固定化凝胶小球对废水中染料的吸附特性

包埋法是一种常用的微生物细胞固定化技术，它是将微生物封闭在天然高分子多糖类或合成高分子凝胶中，从而使微生物固定化。它具有以下优点：防止微生物流失、反应器中可以达到较高的微生物浓度、抗毒物和冲击负荷、沉降性能好、有利于固液分离。包埋法是一种常用的微生物细胞固定化技术，它是将微生物封闭在天然高分子多糖类或合成高分子凝胶中，从而使微生物固定化。它具有以下优点：防止微生物流失、反应器中可以达到较高的微生物浓度、抗毒物和冲击负荷、沉降性能好、有利于固液分离。二、原理

PVA(聚乙烯醇)－硼酸包埋固定化法是包埋法中研究较多的一种，相比其它包埋固定化法它具有机械强度高、耐曝气强度高、耐生物分解性好、成本低，使用寿命长等优势。PVA(聚乙烯醇)－硼酸包埋固定化法是包埋法中研究较多的一种，相比其它包埋固定化法它具有机械强度高、耐曝气强度高、耐生物分解性好、成本低，使用寿命长等优势。二、原理

PVA加热后溶于水，在其水溶液中加入添加剂后发生化学反应形成凝胶，常用的添加剂有硼酸和硼砂；或在低温下(-10℃)冷冻形成凝胶，从而将微生物包埋固定在凝胶网络中。PVA加热后溶于水，在其水溶液中加入添加剂后发生化学反应形成凝胶，常用的添加剂有硼酸和硼砂；或在低温下(-10℃)冷冻形成凝胶，从而将微生物包埋固定在凝胶网络中。 • 在PVA－硼酸交联过程中引入少量的海藻酸钠可较好的解决PVA颗粒的附聚问题，增强PVA凝胶的成球能力二、原理

包埋了微生物的PVA－硼酸凝胶小球用于废水处理时，对废水中污染物质的去除包括了凝胶小球自身的吸附作用以及包埋在其中的微生物的降解作用。包埋了微生物的PVA－硼酸凝胶小球用于废水处理时，对废水中污染物质的去除包括了凝胶小球自身的吸附作用以及包埋在其中的微生物的降解作用。二、原理

三、实验方法 • 实验采用改进PVA－硼酸包埋法，制作不包埋任何微生物的凝胶小球，考察其对模拟废水中颜料的吸附效果并绘制吸附等温线。凝胶小球在使用一段时间后由于其溶解产生胶体，对水中氨氮的测定会产生影响，故绘制出水浊度曲线，并将浊度曲线与吸附等温线进行对比，探索出水浊度与小球吸附量之间的关系。

活性红KN-3B（C.I. Reactive Red 180），特征波长λmax＝543nm 三、实验方法

实验步骤 • 包埋剂的配制：称取一定质量的PVA、海藻酸钠和贝壳粉末溶解于90℃的蒸馏水中，使PVA和海藻酸钠的最终浓度分别为9%(W/V)和1%(W/V)，待完全溶解后使其冷却至室温。 • 交联剂的配制：将2%(W/V) 的CaCl2溶解于饱和硼酸溶液中，降温至4℃。

实验步骤 • 固定化：用注射器将混合均匀的包埋剂从10cm的高处滴入交联剂中，交联剂用磁力搅拌器搅拌。包埋剂与交联剂交联形成直径为3mm左右的小球。将固定化小球浸没在交联剂中储存于4℃的冰箱内继续硬化24小时。

实验步骤 • 向8个250mL的锥形瓶中分别加入10g PVA－硼酸凝胶小球和100mL染料浓度为20mg/L的染料溶液。将锥形瓶放入恒温培养床中，恒温25℃、30r/min的条件下振荡。每隔一段时间取出一个锥形瓶，取水样测定浊度，水样经0.45μm的微孔滤膜过滤后测定吸光值。

四、结果与分析 • 经4小时振荡后，绘制凝胶小球对染料的吸附等温线和出水浊度曲线，估算凝胶小球对染料的吸附容量。 • 讨论凝胶小球对染料的吸附特点及与水溶液浊度的关系。

五、思考题 • 凝胶小球对染料的吸附与活性炭吸附有何异同？ • 浊度的增加与凝胶小球的性质及其吸附容量之间有怎样的联系？

实验八 包埋固定化凝胶小球对废水中染料的吸附实验