生物锰氧化物及其炭化改性产物去除靛蓝二磺酸钠的研究

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靛蓝二磺酸钠(Indigo carmine,简称IC)是一种高毒的使用历史悠久的染料。纺织、造纸和塑料等行业排放大量含IC的废液严重地污染环境。因此,IC的高效去除在环保工作中具有重要的意义。生物锰氧化物是锰氧化菌氧化Mn(II)的产物,对多种物质具有很强的吸附和氧化能力。本课题研究发现,深海锰氧化菌Marinobacter sp. MnI7-9在10 mMMn(II)存在下对45.45 mg L-1 IC去除率为90.24%。该菌产生物锰氧化物的比表面积为27.68 m2g-1,孔径为1.55nm属于微孔结构,通过热重分析发现生物锰氧化物含有很多的有机物质。生物锰氧化物去除IC的过程中存在着IC降解,以吸附为主,45 h后达到平衡;较低IC浓度(5 mg L-1)时其去除适合伪一动力学,较高浓度(20 mg L-1)时适合伪二级动力学,整个去除过程,内扩散步骤是限速步骤;生物锰氧化物的量的增加也会导致IC去除量的增加,在其量大于2 g L-1时去除量基本保持不变;在pH为6.5时,去除量达到最大。生物锰氧化物对IC的等温吸附曲线适合Langmiur方程,最大吸附量为115.6 mg g-1。生物锰氧化物紧贴在微生物体表面,将其碳化可以制备负载锰氧化物的活性碳。本研究用NaOH浸渍活化生物锰氧化物后热解以制备负载锰氧化物的活性碳,通过正交试验得出其制备的最佳条件:有氧条件下活化温度为350℃,活化时间为3 h,物剂比为1:4。负载锰氧化物的活性碳呈片状,BET比表面积为130.9 m2g-1,孔径1.72 nm,其锰含量为44.22%,XPS分析表明其表面锰氧原子个数比为1:1.899,XRD分析表明其为ε-MnO2。IC初始浓度和温度的增加增大了IC的去除量,Mn离子浓度的变化证明了存在氧化降解作用,并且其对IC的降解效率高于商业Mn02和商业活性炭。本研究为染料废水的去除提供一个新的思路和方法,为锰污染的微生物修复产物的资源化利用开辟了一条新的途径。
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