活性污泥對(duì)重金屬離子的吸附特性研究.pdf

1、本文采用批量實(shí)驗(yàn)方法研究了活性污泥對(duì)水中重金屬離子的吸附特性，包括單一重金屬離子吸附體系，兩種重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附體系和三種重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附體系。主要取得了以下研究成果：
　　 (1)單一重金屬離子吸附體系：通過(guò)吸附平衡時(shí)間、pH值、污泥濃度、溫度和金屬離子強(qiáng)度五個(gè)因素，研究其對(duì)活性污泥吸附單種重金屬離子的影響。實(shí)驗(yàn)共選取了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Cr6+、Pb2+和Zn2+六種環(huán)境中常見(jiàn)且對(duì)人體和動(dòng)植物危害較大的重金屬離

2、子作為活性污泥的吸附對(duì)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，活性污泥對(duì)Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四種金屬具有較強(qiáng)的吸附能力，而對(duì)Ni2+和Cr6+的吸附能力較弱。Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+的初始濃度為40mg/L，Ni2+和Cr6+的初始濃度分別為10mg/L和5mg/L時(shí)，Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+在1h時(shí)吸附達(dá)到平衡，而Cr6+在2h時(shí)達(dá)到平衡。Cu2+和Pb2+的最佳吸附pH值為4，Cd2+、Ni2+、Z

3、n2+、Cr6+的最佳吸附pH值為6。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，Zn2+的最佳吸附pH沒(méi)有選擇6而選擇4，是考慮到金屬濃度較大時(shí)，在pH=6時(shí)會(huì)使Zn2+產(chǎn)生沉淀。在污泥的比吸附量方面，總體上呈現(xiàn)隨著污泥濃度增大，比吸附量減少的趨勢(shì)。主要區(qū)別在于0.5g/L和1g/L時(shí)的比吸附量大小比較。考慮到實(shí)驗(yàn)所需污泥量的問(wèn)題，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中設(shè)定污泥量為1g/L。溫度對(duì)活性污泥吸附重金屬離子有較大影響，總體趨勢(shì)為隨溫度的升高，污泥比吸附量增加。在40℃時(shí)，污泥對(duì)

4、Pb2+、Cr6+和Ni2+的比吸附量稍有下降。對(duì)六種重金屬離子的單一吸附進(jìn)行了Langmuir吸附曲線和Freundlich吸附曲線擬合，得到Zn2+和Cr6+單一重金屬離子吸附更符合Freundlich吸附曲線，其他四種重金屬離子更符合Langmuir吸附曲線。由此推測(cè)Zn2+和Cr2+的吸附為單層吸附，而其他四種重金屬離子的吸附是多層吸附。實(shí)驗(yàn)得到活性污泥單重金屬離子最大吸附量排序?yàn)镻b2+>Zn2+>Cr6+>Cu2+>Cd2+

5、>Ni2+，吸附親和力排序?yàn)镃u2+>Cd2+>Pb2+>Zn2+>Ni2+>Cr6+。
　　 (2)兩種重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附體系：鑒于活性污泥對(duì)Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+具有較強(qiáng)的吸附能力，本文進(jìn)行了Cu2+、Cd2+和Zn2+存在時(shí)對(duì)活性污泥吸附Pb2+的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，Cu2+的存在較強(qiáng)地抑制了活性污泥對(duì)Pb2+的吸附，不同Cu2+濃度對(duì)活性污泥吸附Pb2+的抑制程度由小到大順序?yàn)椋?0mg/L<50mg

6、/L<30mg/L。而當(dāng)c(Pb2+)=c(Cu2+)時(shí)，Cu2+對(duì)活性污泥吸附Pb2+的抑制作用最大。10mg/L的Cd2+對(duì)Pb2+的吸附基本沒(méi)有影響，而30mg/L和50mg/L的Cd2+對(duì)Pb2+的吸附有一定的促進(jìn)作用，說(shuō)明較低濃度的Cd2+對(duì)活性污泥吸附Pb2+有促進(jìn)作用。但較高濃度的Cd2+也對(duì)Pb2+的吸附有抑制作用。低濃度和較高濃度Zn2+的存在對(duì)Pb2+的吸附影響都不大，即使當(dāng)c(Pb2+)=c(Zn2+)時(shí)，最高抑制

7、率只有17.27％。通過(guò)偏好吸附實(shí)驗(yàn)得到，在兩種重金屬離子并存條件下，活性污泥更多地吸附Pb2+，而使另外一種并存重金屬離子更多地解吸附。通過(guò)吸附抑制作用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到隨著并存重金屬離子濃度的增大，對(duì)Pb2+的吸附抑制作用大小順序?yàn)镃u2+>Cd2+>Zn2+。
　　 (3)三種重金屬離子競(jìng)爭(zhēng)吸附體系：實(shí)驗(yàn)考察了三種重金屬離子并存的競(jìng)爭(zhēng)吸附體系中，固定濃度的另外兩種重金屬離子組合(濃度均為30mg/L)對(duì)活性污泥吸附Pb2+的影