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丁二酸酐修饰啤酒废酵母菌吸附阳离子染料的研究
摘要
随着纺织工业的快速发展，染料污染已经成为一个严重的环境问题。因此，寻找有效、经济且环保的染料去除方法已成为研究热点。本研究利用丁二酸酐修饰啤酒废酵母菌对阳离子染料进行吸附去除。结果表明，丁二酸酐修饰可以显著改善废酵母菌的吸附性能，有效去除阳离子染料。
关键词：丁二酸酐，啤酒废酵母，阳离子染料，吸附
Abstract
Withtherapiddevelopmentoftextileindustry,dyepollutionhasbecomeaseriousenvironmentalproblem.Therefore,findingeffective,economicalandenvironmentallyfriendlymethodsfordyeremovalhasbecomearesearchhotspot.Inthisstudy,succinicanhydride-modifiedbeerwasteyeastwasusedtoadsorbandremovecationicdyes.Theresultsshowedthatsuccinicanhydridemodificationcansignificantlyimprovetheadsorptionperformanceofwasteyeast,andeffectivelyremovecationicdyes.
Keywords:succinicanhydride,beerwasteyeast,cationicdye,adsorption
1.引言
随着纺织工业和印染行业的迅猛发展，染料污染已经成为一个重要的环境问题。大量的染料废水排放不仅污染了环境，还给人类健康带来了潜在威胁。因此，开发高效、经济、环保的染料去除方法已成为研究的热点。
目前，常见的染料去除方法包括生物降解、化学氧化、吸附和膜分离等。其中，吸附法被广泛应用于染料去除领域。吸附剂种类繁多，如天然有机物、活性炭、氧化石墨烯等。然而，这些吸附剂存在一些问题，如吸附容量低、反应速率慢、再生麻烦等。因此，开发新型吸附剂具有重要意义。
啤酒废酵母是一种天然的生物质材料，具有丰富的有机羟基、氨基和羧基官能团。这些官能团可以与染料分子发生复杂的相互作用，使得啤酒废酵母成为一种潜在的染料吸附剂。然而，啤酒废酵母本身的吸附性能并不理想，因此需要进行修饰。
丁二酸酐是一种简单的有机化学试剂，可以很容易地与生物大分子反应。它可以引入羧基官能团，增加材料表面的亲水性，提高吸附性能。因此，本研究利用丁二酸酐对啤酒废酵母进行修饰，研究丁二酸酐修饰啤酒废酵母对阳离子染料的吸附性能。
2.实验部分
2.1材料和仪器
啤酒废酵母菌、鲍红素（RB）、甲基橙（MO）、丁二酸酐（SA）、四氢呋喃（THF）和氢氧化钠（NaOH）均为化学纯品，供应商为Sigma-Aldrich。实验室通用仪器，包括激光粒度仪、红外光谱仪、紫外可见分光光度计等。
2.2实验方法
2.2.1SA修饰的制备
将0.5g啤酒废酵母菌粉末沉淀于蒸馏水中。将10mLTHF添加到细胞中，加入1gSA。在4°C下搅拌24h。通过轻微离心分离产物，并用蒸馏水洗涤至中性。最后将样品放置在实验室通风橱中干燥。
2.2.2染料吸附实验
将0.05g修饰和未修饰的啤酒废酵母菌粉末加入50mL酒精水溶液中。将样品振荡2h，然后离心分离。用蒸馏水洗涤干燥后的沉淀至中性，然后将样品在实验室通风橱中干燥。
浓度为20mg/L的RB和MO用于吸附实验。染料的吸附情况通过紫外可见光谱仪测量。
3.结果与分析
3.1SA修饰的表征
图1展示了修饰前后的IR光谱图。可以看到，在修饰后，样品的IR光谱图发生了明显改变。新增的1620cm-1峰表示了羧基的引入。表明SA成功地修饰了啤酒废酵母菌。
图1.修饰前后的IR光谱图
3.2吸附实验的结果
图2和图3显示了啤酒废酵母菌和SA修饰啤酒废酵母菌对RB和MO的吸附情况。可以看到，在相同的实验条件下，经过SA修饰的样品对染料的吸附量较高。这表明，SA修饰可以增加啤酒废酵母菌材料表面的亲水性，提高其吸附能力。
图2.啤酒废酵母对RB和MO的吸附量
图3.SA修饰的啤酒废酵母对RB和MO的吸附量
4.结论
本研究利用丁二酸酐修饰啤酒废酵母菌对阳离子染料进行吸附去除。结果表明，SA修饰可以显著改善废酵母菌的吸附性能，有效去除阳离子染料。因此，SA修饰的啤酒废酵母菌具有潜在的应用前景，可以用于染料废水的治理。