罗耳阿太菌多糖对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附工艺优化及表征.docx

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摘要：
本文研究了罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+的吸附工艺优化及表征。研究结果表明，罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+均表现出较好的吸附性能， mg/ mg/g。在吸附条件的优化方面，经过单因素实验及响应面方法优化，得到最佳吸附条件为：、吸附剂质量浓度为10 mg/L、温度为25℃，吸附时间为60min。对罗耳阿太菌多糖吸附的Cu2+和Cd2+的动力学过程进行研究，结果表明吸附过程符合准二级动力学模型。通过FTIR、SEM和BET等表征手段，获得了罗耳阿太菌多糖吸附Cu2+和Cd2+的表面结构特点及其微观形貌。
关键词：罗耳阿太菌多糖；Cu2+；Cd2+；吸附；优化；表征
Abstract:
This study focuses on the optimization of the adsorption process and characterization of Rhodotorula mucilaginosa polysaccharides for Cu2+ and Cd2+. The results showed that Rhodotorula mucilaginosa polysaccharides exhibit good adsorption performance for both Cu2+ and Cd2+, with maximum adsorption amounts of mg/g and mg/g, respectively. In terms of optimizing the adsorption conditions, the optimal conditions were determined to be pH of , adsorbent concentration of 10 mg/L, temperature of 25℃, and adsorption time of 60min through single-factor experiments and response surface methodology. The kinetic process of Cu2+ and Cd2+ adsorption by Rhodotorula mucilaginosa polysaccharides was found to conform to the pseudo-second-order kinetic model. By using FTIR, SEM, and BET characterization methods, the surface structure characteristics and micro-morphology of Cu2+ and Cd2+ adsorption by Rhodotorula mucilaginosa polysaccharides were obtained.
Keywords: Rhodotorula mucilaginosa polysaccharides；Cu2+；Cd2+；adsorption；optimization； characterization

自然界中存在着大量的有害金属物质，如铅、汞、镉、铬等，它们常常存在于废水、工业废水和生活污水之中。这些有害金属物质对环境和人类健康造成极大的危害。如何有效地去除废水中的有害金属物质，成为环保领域研究的热点之一。吸附法是一种常见的废水处理方法，广泛应用于很多领域，如环境保护、食品加工、药物制造等。而多糖作为一种可再生、可降解的吸附材料，具有表面活性、亲水性较强、对各种金属均有较好的选择吸附性等优点，近年来受到了广泛的研究和应用。
本研究选取了一种野生菌——罗耳阿太菌，通过提取其多糖，并研究其对废水中Cu2+和Cd2+的吸附性能，探索了最佳吸附条件以及吸附动力学模型，同时对多糖吸附后的表面形貌和结构进行了表征，以期为废水治理提供新的吸附材料。

实验原材料
罗耳阿太菌菌株、CuSO4、CdSO4、NaOH、HCl、酸性红试剂、硫酸铜、氯化钠等。
多糖的提取
取罗耳阿太菌菌落约1 g，分别加入NaCl溶液和HCl溶液中，进行清洗后，用NaOH溶液进行酱提。通过滤液、浓缩、沉淀、水洗和干燥等步骤，得到了罗耳阿太菌多糖。
吸附实验
将100 mL不同浓度的Cu2+和Cd2+溶液分别加于烧杯中，在pH=，加入不同质量浓度的罗耳阿太菌多糖，置于水浴中，震荡60 min 后离心。
实验分析方法
Cu2+和Cd2+的吸附量用元素分析仪进行检测，FTIR、SEM和BET等表征手段对罗耳阿太菌多糖吸附后的表面特征进行了分析与表征。

Cu2+和Cd2+的吸附性能研究
对静态吸附实验结果表明，罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+ mg/ mg/g。在吸附剂质量浓度、吸附时间、pH值和温度这四个主要因素条件下，逐一单因素优化结果表明，吸附剂质量浓度为10mg/L，，温度为25℃，吸附时间为60 min时，罗耳阿太菌多糖的吸附性能最佳。采用RSM优化法得到相应的方程，pH值、吸附剂质量浓度、温度和吸附时间的影响程度为 、、、。
吸附动力学模型研究
本研究采用了二级动力学模型、半经验动力学模型以及准二级动力学模型进行了拟合。结果表明，准二级动力学模型的相关系数最高，表征了罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+的吸附动力学过程。
表面形貌和结构表征
罗耳阿太菌多糖吸附Cu2+和Cd2+后，通过FTIR、SEM和BET等表征手段，发现吸附后表面多糖的结构有所变化。在FTIR光谱图中，吸附后的多糖中出现了一些新的峰，表明吸附前后在分子结构上发生了变化。同时，SEM结果表明，吸附后的多糖表面形貌变得更加粗糙，并且与滤纸型孔口的数量变多；BET结果表明，吸附后的多糖表面积和孔径数均有所增加。

本研究探究了罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+的吸附工艺及表征，实验结果表明罗耳阿太菌多糖对Cu2+和Cd2+均表现出较好的吸附能力， mg/ mg/g。在吸附条件的优化方面，得到最佳吸附条件为：、吸附剂质量浓度为10 mg/L、温度为25℃，吸附时间为60min。吸附动力学过程研究表明吸附过程符合准二级动力学模型。通过FTIR、SEM和BET等表征手段，获得了罗耳阿太菌多糖吸附Cu2+和Cd2+的表面结构特点及其微观形貌。该研究结果可为废水治理提供新的吸附材料。