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生物吸附法去除重金属的研究

王家强  
【摘要】: 随着采矿、冶金、电镀和石油等行业的快速发展,排放出的工业废水中含有过量的重金属。这些极毒的重金属对生态环境和人类健康造成严重威胁。传统处理重金属废水的方法有化学沉淀法、吸附法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法和溶剂萃取法等。但这些方法有能耗高、去除率低、投资和运行成本高等缺点。生物吸附法是近年来新兴的一种水处理方法,有原料来源丰富,成本低,无二次污染等特点。在处理低浓度重金属废水方面,有着极为广阔的发展前景。 本文分别研究了活性污泥吸附剂对Zn2+和生物膜吸附剂对Cu2+的吸附。通过批实验探讨了pH、反应时间、吸附剂用量和金属离子初始浓度等影响因素对吸附过程的影响。此外还研究了吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学。这为生物吸附法处理重金属废水的实际应用提供了理论基础。 活性污泥吸附剂吸附Zn2+的实验表明,溶液pH对吸附容量有很大影响。吸附容量随pH的升高而增大,吸附Zn2+的最佳pH为5。吸附反应在3h内达到平衡。Zn2+去除率随吸附剂用量的增大而升高。当Zn2+初始浓度逐渐增大时,Zn2+吸附容量不断增大,而去除率却逐渐降低。以Langmuir和Freundlich模型拟合吸附平衡数据。结果表明在Zn2+浓度0-200 mg/L范围内,Langmuir模型比Freundlich模型能更好的拟合活性污泥吸附剂吸附Zn2+的吸附等温数据,最大吸附容量为17.86 mg/g。动力学数据分别用拟一级动力学方程和拟二级动力学方程进行拟合,结果表明吸附动力学符合拟二级动力学方程。傅里叶变换红外光谱分析表明,酰胺基在吸附Zn2+的过程中起主要作用,-OH在吸附过程中也起了一定作用。 生物膜吸附剂吸附Cu2+的实验表明,pH是影响吸附过程的重要影响因素之 铜离子吸附容量随pH的升高而增大,生物膜吸附Cu2+最佳pH为5。吸附反应在3h内达到平衡。初始Cu2+浓度增大时,吸附容量逐渐增大,而去除率不断降低。在25-45℃范围内,Cu2+吸附容量随温度的升高而增大。Cu2+去除率随生物膜吸附剂用量增大而提高,而吸附容量随生物膜吸附剂用量增大而不断减少。在铜离子浓度0-200 mg/L范围内,等温吸附数据最符合Langmuir模型,最大吸附容量为36.36 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学方程。吸附热力学参数表明,生物膜吸附Cu2+的过程是吸热和自发的。


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