摘要
有毒重金属引起的环境和农产品污染在全球范围内引起了广泛关注。乳酸菌产生的葡聚糖对金属元素具有强的亲和力，并具有安全、绿色和无副作用的优势，可用于水中重金属元素的净化。然而葡聚糖的机械强度较差，其应用受到限制。本论文利用LeuconostoccitreumB-2产生的葡聚糖，用海藻酸盐进行固定，研究固定化和游离葡聚糖吸附重金属Pb2+、Zn2+的效果及其机理，主要研究结果如下。 对Pb2+、Zn2+吸附条件进行了优化，分析葡聚糖添加量、pH值、吸附时间对去除效果的影响，结果表明固定化葡聚糖去除水中重金属Pb2+、Zn2+最佳添加量分别为1.5g/L和1.0g/L，吸附时间分别为60min和40min；游离葡聚糖去除水中重金属Pb2+、Zn2+最佳添加量分别为2.0g/L和1.0g/L，吸附时间均为30min；葡聚糖去除水中重金属Pb2+、Zn2+的最佳pH值均为5-5.5。解吸实验表明，固定化葡聚糖经过三次吸附-解吸循环其对Pb2+的解吸效率仅下降7.96%，而对Zn2+的解吸效果欠佳。 热力学分析结果表明，Langmuir模型比Freundlich、Temkin模型更适合拟合Pb2+、Zn2+在B-2EPS上的吸附数据，说明Pb2+、Zn2+在葡聚糖上以单层吸附为主。与游离葡聚糖相比，海藻酸盐固定化的葡聚糖可以提高对特定金属离子的吸附能力，其对Pb2+、Zn2+的理论最大吸附量分别为269.54mg/g、49.88mg/g。葡聚糖对Pb2+、Zn2+的吸附过程是一个快速、自发的过程，且葡聚糖对Pb2+、Zn2+分别具有放热和吸热的吸附性质。动力学分析结果表明，准二级比准一级动力学模型更适合拟合Pb2+、Zn2+在葡聚糖上的吸附数据，生物吸附过程中的化学吸附可能是限速步骤。 通过SEM-EDS、TEM-EDS、FTIR、XPS等方法对吸附机理进行研究，SEM观察到葡聚糖吸附后的表面分布变致密，SEM-EDS和TEM-EDSmapping证明重金属离子成功被吸附到葡聚糖中，并且固定化葡聚糖吸附Pb2+、Zn2+的能力比游离葡聚糖强。根据FTIR和XPS分析，Pb2+和Zn2+在葡聚糖上的吸附机理主要涉及与-COOH的离子交换以及与C-O、C=O/O-C-O和C-OH的螯合作用。此外，固定化葡聚糖还涉及Ca2+和Pb2+、Zn2+之间的离子交换作用。 综上所述，本论文通过研究固定化和游离葡聚糖去除重金属Pb2+、Zn2+的机制，以期开发出一种应用在食品领域的Pb2+、Zn2+生物吸附剂。
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