论文部分内容阅读
生物吸附技术是一种很有潜力的重金属废水处理技术。本研究以开发高效、经济的重金属生物吸附剂为主要目标,通过现场调查、采样分析及与其它吸附材料的对比,最终确定以水生植物龙须眼子菜为生物吸附剂的原料。采用批式试验法考察了龙须眼子菜直接吸附水溶液中Cu2+的性能;用有机、无机两种改性方法对龙须眼子菜进行改性,选择了无机改性方法,研究了改性过程中重要因素的影响,并通过正交实验得到了最佳改性条件;结合红外光谱、能谱分析、等离子发射光谱与扫描电镜等手段分析了改性与吸附机理;用静态试验法研究了改性龙须眼子菜对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+四种重金属离子的吸附特性;此外,进行了吸附剂的解吸与再生研究,探讨了该生物吸附剂再生循环利用的可行性。结果表明:(1)龙须眼子菜对溶液中Cu2+有很好的吸附潜力,但直接用龙须眼子菜作吸附剂还存在吸附平衡时间长,吸附后溶液中有机物含量高,吸附量较低等一系列问题。(2)经甲醇改性后的龙须眼子菜,对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高,吸附动力学过程符合准二级动力学方程,等温吸附线符合Langmuir模型。甲醇改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O—H基团,酰胺类中的C=O、N—H与C—N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用。(3)用氯化钠对龙须眼子菜进行改性,效果优于甲醇。氯化钠改性龙须眼子菜的优化参数为:NaCl溶液浓度为0.75 mol/L,改性时间为8 h,改性料液比为1:75。用氯化钠改性使龙须眼子菜对Cu2+吸附率显著提高的原因在于:细胞壁上的吸附位点充分暴露并负载大量的Na+,离子交换能力得以大大提高。(4)氯化钠改性后的龙须眼子菜对各重金属离子的吸附过程在30 min内均能达到平衡,当溶液初始pH值在3~6范围内时,吸附效果最佳;对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+四种重金属离子的最大吸附量分别为36.20 mg/g、124.24 mg/g、39.42 mg/g、62.76 mg/g。四种重金属离子在氯化钠改性龙须眼子菜上的竞争吸附能力顺序为Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+。初始浓度分别为202.1±3.99mg/L、408.6±4.75mg/L、203.0±5.50 mg/L、203.0±5.50 mg/L的Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+四种重金属模拟废水,经三级吸附处理后,各重金属离子残余浓度均达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。(5)选择0.06 mol/L的盐酸作为解吸剂,以浓度为0.05~0.5 mol/L的NaHCO3为再生剂,可实现生物吸附剂的再生利用。