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Au(Ⅲ)离子在黑曲霉菌上的吸附热力学和动力学特性
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:化工学报
  • 时间:2013
  • 页码:1283-1292
  • 期号:04
  • 便笺:11-1946/TQ
  • 分类:TF803.23[冶金工程—有色金属冶金] TG146.3[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者地址:厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室化学生物学福建省重点实验室;集美大学生物工程学院;
  • 作者机构:[1]厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系,醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室,化学生物学福建省重点实验室,福建厦门361005, [2]集美大学生物工程学院,福建厦门361021
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(21036004)和面上项目(21106117)~~
中文摘要:

以黑曲霉菌作为生物吸附剂,研究其对Au(Ⅲ)离子的吸附特性,考察了pH值、吸附时间、温度和初始Au(Ⅲ)离子浓度等因素对吸附过程的影响。结果表明,Au(Ⅲ)离子在黑曲霉菌上的吸附过程对溶液pH值具有一定的依赖性,最佳pH值为2.0~3.0。升温能明显加快吸附进程,20℃下吸附过程分为2个阶段进行,分别对应于Au(Ⅲ)离子还原前和还原后的吸附,24h后吸附趋于平衡,而30、40、60℃下吸附过程均无明显分段现象,并分别于12、6、1h后趋于吸附平衡。Au(Ⅲ)离子初始浓度〈233.32mg.L-1时,吸附量几乎不随温度的变化而变化,初始浓度〉367.94mg.L-1时,升温明显促进了吸附的进行。Au(Ⅲ)离子在黑曲霉菌上的吸附等温线可用Langmuir方程很好地模拟,20、30、40、50℃时其饱和吸附量分别为185.19、202.02、235.85、277.78mg.g-1。热力学参数Gibbs自由能变(ΔG0)、吸附焓变(ΔH0)和吸附熵变(ΔS0)的计算结果表明,Au(Ⅲ)离子在黑曲霉菌上的吸附过程是一个自发的吸热和熵增过程。吸附动力学可用准二级速率方程描述,吸附活化能为55.71kJ.mol-1。傅里叶变换红外光谱分析的结果进一步揭示了菌体表面的酰氨基、羧基和羟基是参与吸附的主要功能基团。

英文摘要:

The adsorption behavior of Au(Ⅲ)onto Aspergillus niger biomass was investigated in aqueous solutions.The effects of pH value,contact time,temperature and initial Au(Ⅲ)concentration on the adsorption were studied.The results indicated that Au(Ⅲ)adsorption onto Aspergillus niger was slightly pH-dependent and the pH value of 2.0—3.0 was favorable.The process was obviously accelerated with the increase of temperature in the range of 20—60℃.Au(Ⅲ)adsorption involved two stages at 20℃,corresponding to the periods before and after Au(Ⅲ)reduction and achieved equilibrium at a contact time of 24 h,while the adsorption proceeded in one stage at 30,40 and 60℃ and achieved equilibrium at 12,6,and 1 h,respectively.The adsorption capacity was hardly affected by temperature at lower initial Au(Ⅲ)concentrations(233.32 mg·L-1),while a significant increase was observed with the increase of temperature at higher Au(Ⅲ)concentrations(367.94 mg·L-1).Au(Ⅲ)adsorption fits the Langmuir model well,and the maximum Au(Ⅲ)uptake capacity is 185.19,202.02,235.85 and 277.78 mg·g-1 at 20,30,40 and 50℃,respectively.The calculated thermodynamic parameters such as Gibbs free energy,enthalpy and entropy changes(ΔG0,ΔH0,ΔS0)reveal that this biosorption is spontaneous and endothermic and entropy increases.The adsorption process conforms to the pseudo-second-order kinetics,with the activation energy of 55.71 kJ·mol-1.Fourier transform infrared spectra illustrate that the functional groups such as amido,carboxyl and hydroxyl may be responsible for the interaction between Au(Ⅲ) and Aspergillus niger biomass.

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期刊信息
  • 《化工学报》
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  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
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  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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