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活性污泥胞外聚合物对水中重金属镉锌的吸附效能及机制

黄俊  
【摘要】: 近年来,水体重金属污染日益严重。进入环境的重金属往往参与食物链循环并在生物体内积累与放大,破坏生物体的正常生理代谢,严重危害到人们的身体健康。因此,如何有效去除重金属污染变得十分迫切。生物吸附法同传统重金属处理方法相比,优势明显,尤其对低浓度重金属废水的处理具有非常好的效果。为目前废水处理领域所关注。 众多研究表明,微生物胞外聚合物(EPS)对重金属具有良好的吸附效能,在生物吸附中起重要作用。它是微生物细胞分泌的粘性物质,主要成分包括蛋白质,多聚糖,核酸和脂类等,这种组成使其可以通过带负电的配位基同金属离子相互作用而吸附。活性污泥胞外聚合物是除细胞和水分外第三大类活性污泥组成物质,活性污泥质量的80%、总有机物的50%~90%、污泥干重的15%都来自于EPS的贡献。 本文以三种活性污泥胞外聚合物作为吸附剂,分别研究其对水中镉、锌的吸附效能及机制。重点考察了pH值、EPS投加量、吸附时间以及共存离子等因素对吸附效能的影响规律。研究发现三种活性污泥胞外聚合物对镉和锌吸附特性良好,速度很快,较短时间内就能达到吸附平衡,其中快速吸附阶段的吸附量占其总吸附量的80%左右。在镉、锌质量浓度为20mg/的条件下,最佳吸附pH值均为6,最佳吸附投加量分别为375mg/L和250mg/L。Langumir方程都能很好描述常温下三种EPS吸附镉、锌的热力学过程,拟合系数表明,EPS对锌的吸附能力、吸附稳定性和亲和力均强于镉。而共存离子实验发现,EPS对镉的选择吸附性强于锌。通过对比分析三种EPS吸附镉、锌的效能得知,糖在吸附过程中起着重要作用,它的官能团易于同重金属结合,但易受pH值变化的影响。此外,还利用红外光谱分析初步探讨了三种EPS吸附镉、锌的机理,结果表明,羟基、氨基、酰胺、羧基和C-O-C基团是EPS吸附镉、锌的主要作用基团。 本文表明活性污泥胞外聚合物作为吸附剂前景广阔,具有更深一步的研究价值。从活性污泥中提取胞外聚合物用于重金属污染治理,不但能有效去除重金属,还能同步达到污泥减容减量的目的。以废治污,意义重大。


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