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制药废菌体(Streptomyces rimosus)对水体中阳离子染料(BY28/BB41/BR46)的多体系生物吸附:单/双/三元系统的可持续处理方案
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月13日 来源:Journal of Water Process Engineering 6.3
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本研究针对阿尔及利亚制药废菌体Streptomyces rimosus的资源化利用问题,创新性地将其作为低成本生物吸附剂,系统考察了其对阳离子染料BY28、BB41、BR46在单/双/三元体系中的吸附性能。通过FTIR、SEM等技术表征材料特性,优化得到pH=10、Cb =1 g L?1 、t=60 min的最佳条件,证实伪二级动力学模型(R2 ≈1)和Langmuir等温线(qmax 达131 mg/g)的适用性,JSME模型对多元体系预测误差(APE=20%)优于传统ELE模型,为复杂工业废水处理提供了可持续解决方案。
随着阿尔及利亚工业化进程加速,纺织业排放的含染料废水已严重威胁水体生态。其中阳离子偶氮染料BY28、BB41和BR46因芳香环结构难降解,传统生物处理效率低下,每年全球约28万吨染料废水直接排放引发致癌、生物毒性等问题。制药企业SAIDAL生产抗生素时每年产生20吨Streptomyces rimosus废菌体,如何实现"以废治废"成为研究突破口。
研究人员系统评估了该废菌体对三种染料的吸附性能。通过热重分析测得材料比表面积3.2 m2
/g,pHzpc
=6,FTIR揭示表面含羧基/羟基等活性基团。单体系实验显示BB41吸附量最高(131 mg/g),伪二级动力学模型拟合度最佳(R2
≈1),证实化学吸附主导过程。针对纺织废水多组分特性,创新性采用Jain-Snoeyink修正模型(JSME)处理二元/三元竞争吸附数据,预测误差较传统ELE模型降低5%,突破多组分吸附理论瓶颈。
关键实验技术包括:1)Boehm滴定和电位滴定测定表面官能团;2)SEM观察吸附前后形貌变化;3)热重分析确定材料热稳定性;4)批次吸附实验优化pH/接触时间等参数;5)四轮吸附-脱附循环评估再生性能。
【Proximate and ultimate compositions】
废菌体含62.1%挥发性有机物和8.4%水分,FTIR显示-OH/-COOH等基团参与染料结合,SEM证实吸附后表面孔隙被染料覆盖。
【Conclusion】
研究证实废菌体可同步去除多元体系染料,JSME模型为复杂废水建模提供新思路。四轮再生后仍保持80%以上效率,兼具经济性与可持续性。该成果为制药废弃物资源化、纺织废水治理提供了工业化应用前景,相关模型可推广至其他多污染物体系。
论文发表于《Journal of Water Process Engineering》,首次将抗生素废菌体用于多元染料吸附研究,建立的竞争吸附模型为工业废水处理工艺优化提供了理论依据。Amira Othmani等通过废物高值化利用,实现了"污染治理-资源循环"的双重目标,对发展中国家工业废水治理具有示范意义。
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