探討以固定化三仙膠對水溶液中重金屬之生物吸附程序

Biosorption of Heavy Metals in the Aqueous Solution by the Immobilized Xanthan Gum

沈建宇(Chien-Yu Sen)

指導教授 ： 鍾財王

中原大學/工學院/化學工程學系/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6840/cycu200600332

摘要

三仙膠是由菌株（Xanthomonas campestris）經好氣發酵所生成。主要應用方向為食品、製藥工程及化妝品等，而應用於探討水溶液中金屬離子之吸附分離成程序之文獻，因礙於三仙膠其特殊的流變性質，難以回收作二次、三次甚至多次之再生利用。本研究係以溶膠-凝膠法（Sol-Gel process）製備二氧化矽多孔材作為固定化基材（support material），將生物聚醣（polysaccharide）三仙膠（Xanthan gum）固定於其中，藉以提升三仙膠本身之機械性質、保存性及可回收重複再利用之效果。實驗結果發現，二氧化矽之結構會受到添加三仙膠的影響，其中多孔結構之比表面積、孔體積與平均孔徑皆隨著三仙膠添加量的增加而下降，而三仙膠的最大添加量則會隨著溶膠程序中pH值下降而增加。在本實驗條件下，固定化三仙膠之結構穩定性以凝膠溶液pH為2及凝膠溫度60℃為最佳操作條件。此外，對於水溶液中含重金屬銅離子之吸附程序，計算單位重量三仙膠對銅離子之平衡吸附量(uptake），並將實驗數據以Langmuir isotherm迴歸，其等溫吸附平衡曲線迴歸之R2值趨近於1。經由空白實驗證明SiO2顆粒對於金屬離子並無吸附效果；而固定化三仙膠之實驗結果發現，在25℃金屬離子水溶液pH值為5時，固定化三仙膠對水溶液含重金屬Cu2+與Pb2+有最佳的吸附效果，Cu2+之最大吸附量為51.282 mg/g，Pb2+之最大吸附量為42.373mg/g，Mn2+則是非良性吸附的結果，其最大吸附量僅7.485mg/g。

關鍵字

生物吸附 ； 三仙膠 ； 固定化 ； 重金屬

並列摘要

Xanthan gum produced by the xanthomon compempestris in a fermentation process is mainly used in food industry, pharmaceutical products and cosmetics. Some literatures pointed out that xanthan gum is not easy to reuse due to the special rheological properties. In this study, xanthan gum was immobilized in silica gel via the sol-gel process in order to improve the mechanical property, persistence, and regeneration performance. From the results, the structure of the silica gel was affected by adding the xanthan gum. The surface area, pore volume and average pore size are decreased with the amount of additive. The optimal experimental conditions for the stability of immobilized xanthan gum were produced at the pH value of 2.0 and temperature 60℃. The Langmuir isotherm model was regressed and its R2 is approach 1. The Cu2+ was not adsorpted by the SiO2 through the blank experiment. The maximum biosorption capacities for the immobilized xanthan gum were 51.282 mg/g for Cu2+, 42.373mg/g for Pb2+, and 7.485 mg/g for Mn2+.

並列關鍵字

immobilization ； xanthan gum ； biosorption ； heavy metal

參考文獻

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