固定化莱茵藻对水中铜离子净化效率的研究

研究资料与结果

1. 前言

水资源短缺已成为全球关注的社会问题，而造成水资源匮乏的一个重要原因就是水污染。由于工业重金属废水的任意排放而造成的重金属污染已经给人类和环境带来了极大的威胁。因此，去除废水中重金属非常重要。传统的物理化学方法处理污水存在投资大、运行成本高、容易产生二次污染等问题，在处理浓度为10-100mg/L重金属废水时效率低下或者处理费用极其昂贵。 新兴的藻类生物技术，即固定化藻类细胞处理污水， 具有反应速度快、去除效率高、藻细胞易于收获、净化后的水可再利用等优点，近年来得到广泛关注。但是自由藻体由于个体微小，难于实现藻与废水的分离，限制了藻类在实际工程中的应用。藻类固定化技术使得藻类反应器具有藻类密度高、反应速度快、耐毒害能力强、运行稳定可靠、微生物流失少、产物易分离等优点，在废水处理中具有广阔的前景。 2. 实验材料与方法

2.1藻种及其培养基：试验中所用固定化藻种为莱茵衣藻，由本专业研究生学长学姐提供，培养基为SE培养基 2.2模拟污水的配制

以不含铜离子的SE培养基为基底，另加不同浓度的铜离子，配制成实验所需用的模拟污水

2.3莱茵衣藻的固定化方法

采用海藻酸钙包埋法，固定化莱茵藻胶球细胞负荷为5*106个藻细胞/球。空白胶球（即海藻酸钠与氯化钙形成的凝胶小球）不含藻。固定化胶球直径为3mm左右

2.4分析方法

采用紫外分光光度法测定溶液中铜离子浓度 3. 实验设计

（1）在同等条件下，培养相同起始数目的固定化莱茵藻与悬浮态莱茵藻，一定时间后检测莱茵藻含量；

（2）根据研究进展，对莱茵藻进行固定包埋后，与同等数目的悬浮态莱茵藻形成对照，研究其在相同条件下对铜离子的降解吸收速率；

（3）选取一定粒数的莱茵藻胶球，对含有不同浓度铜离子的溶液进行处理，计算处理效率；

（4）选取不同粒数的莱茵藻胶球，对含有相同浓度铜离子的溶液进行处理。计算处理效率 4. 实验结论 （1）在相同生长条件下，固定化莱茵藻的生长速度和数目最大值均略高于悬浮态藻； （2）在相同的作用条件下，固定化莱茵藻对铜离子的降解效率远高于悬浮态莱茵藻；

（3）一定粒数的莱茵藻胶球对水中不同浓度的Cu2+处理效率先增加后减小； （4）不同粒数的莱茵藻胶球对同等浓度的Cu2+处理效率先增加后减小 5. 项目研究意义

我国每年产生400亿吨左右的工业废水，其中重金属废水约占60％，在重金属含量中铜的含量非常高，因此处理污水中铜的任务十分艰巨。对于污水中一定浓度铜的处理需要利用大型藻类从而会占用大面积土地，因而并不存在可行

性；部分体积微小的藻类虽然铜处理效果较好，但因为是悬浮态难以与水分离并且当下关于小体积藻类对污水的适应性情况并不明确因而不具有工程意义。采用固定化方法将小体积藻类固定可以在一定程度上减少土地使用，具有广阔的发展前景，但因为对固定化后小球藻对水中铜浓度的耐受性及作用效率并不清楚因而并没有被使用。

小球藻处理污水中铜的能力较强，且生长速度快是微藻中净化污水能力最强的藻类之一，因此本课题以小球藻为研究对象具有一定的应用性。通过对固定化小球藻对污水中铜浓度的适应性研究及作用效率的计量，以期发现具有广泛应用前景的藻类处理污水的方法。 6. 应用前景

固定化藻类主要用于水质监测和废水的生物处理，其研究尚处于实验室阶段，在固定化藻处理氮、磷废水方面较成熟，已用于实际废水的处理。对于全方面实施固定化藻类处理水中污染物质仍需要做进一步的研究。有几个问题亟待处理：（1）混合固定化技术 实际废水是一个非常复杂的混合体系，用单一藻种处理，稳定性及抗冲击能力低，一般很难达到实际应用的要求。对于复杂的废水体系，采用混合藻种进行处理的技术需要进一步研究 （2）廉价固定化载体及复合固定化技术的开发 7. 项目总结

本次项目最后按照计划进度按时完成，但是因莱茵藻的培养与固定化出现了难度而在部分环节进行了进度调整，建议以后进行项目研究时充分分析实验环节，确定最佳进度方案。