生物吸附法去除重金属的研究

．{。■■■7l一：_一●，；IIjl■■■■●■J●●】11I●：●1I_，』●■■●■●■--j_．．■r_一j11√州—■■byWANGJiaqiangB．E．(HebeiUniversity)2007AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnEnvironmentalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYangChunpingMay,2010湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：王家强日期：2010年．孑月了／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密印。(请在以上相应方框内打“√”)日期：：zolO年孑月了7日日期：．2．olo年§月主1日随着采矿、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0～200mg／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17．86mg／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，一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一。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0-200mg／L范围内，等温吸附数据最符合Langmuir模型，最大吸附容量为36．36mg／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。关键词：生物吸附；重金属；生物吸附剂；锌离子；铜离子ll