γ-聚谷氨酸及其復(fù)合物對(duì)低濃度重金屬的去除及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐的快速推進(jìn)，我國(guó)的重金屬污染問(wèn)題日益突出。各類采礦廢渣、電鍍廢水、冶金及金屬加工廢水的無(wú)序排放，使得重金屬污染事件層出不窮。我國(guó)的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)居高不下，因而探尋可行的重金屬處理方法是有必要的。
　　本論文研究了γ-聚谷氨酸（γ-PGA）對(duì)重金屬Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附效果及吸附特征。γ-PGA對(duì)Cu2+、Pb2+和Cd2+的最佳吸附pH分別為4、6和6；最佳吸附溫度都在15-20℃；吸附平衡時(shí)間在

2、60min左右；對(duì)初始濃度為100mg/g的Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附量分別達(dá)到1158mg/g、1129mg/g和301mg/g，去除率分別為92.6％、90.3%和24.07%；吸附速率遵循 Cu2+＞Pb2+＞Cd2+。γ-PGA作為一種新型生物吸附劑，具有吸附容量大、吸附速率快、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)。但是γ-PGA易溶于水，不利于它對(duì)流動(dòng)環(huán)境下重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理，也不利于它的重復(fù)利用，且吸附完成后的沉淀絮體易發(fā)生解吸，吸附穩(wěn)

3、定性不佳。針對(duì)這些不足對(duì)γ-PGA進(jìn)行改性研究，既發(fā)揮其對(duì)重金屬的優(yōu)良吸附能力，又增強(qiáng)它在實(shí)際廢水處理中的實(shí)用性和穩(wěn)定性。
　　將γ-PGA與明膠進(jìn)行交聯(lián)，制備γ-PGA/明膠復(fù)合物。γ-PGA/明膠復(fù)合物對(duì)Cu2+、Pb2+和Cd2+的最佳吸附pH分別為4、6和6。相較Freundlich等溫方程，Langmuir等溫方程更加符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，20℃時(shí)對(duì)Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附容量分別為234.44、199.80和82.7

4、8mg/g。相較偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更加精準(zhǔn)地符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，吸附速率遵循Cu2+＞Pb2+＞Cd2+。對(duì)100mg/L的Cu2+、Pb2+及Cd2+的去除率分別達(dá)到96%、99%及45%左右。從紅外圖譜的對(duì)照可知反應(yīng)后COO—的量大大減少，表明γ-PGA中的-COOH在吸附過(guò)程中起主要作用，它可以絡(luò)合并固定游離的金屬離子。24h后3種金屬離子的自然解吸率只有0.12%、0.7%和1.9%，相較γ-PGA，γ-PGA/明膠

5、復(fù)合物對(duì)Cu2+、Pb2+和 Cd2+的吸附更加穩(wěn)定。在 HCl洗脫條件下，Cu2+、Pb2+及 Cd2+的解吸率分別為78.05%，74.16%和77.24%，有利于重金屬的回收。經(jīng)吸附和洗脫后的γ-PGA/明膠可回收約65%，相比γ-PGA在機(jī)械強(qiáng)度上有了較大提升。
　　將γ-PGA包覆在Fe3O4磁性納米顆粒表面，制備γ-PGA/Fe3O4磁性粒子。改性前后的掃描電鏡和紅外譜圖對(duì)照均表明，γ-PGA已經(jīng)成功涂層至Fe3O4的

6、表面。在外界磁場(chǎng)下，γ-PGA/Fe3O4表現(xiàn)出良好的順磁性，利用此特性可實(shí)現(xiàn)γ-PGA/Fe3O4與溶液的高效分離。γ-PGA/Fe3O4對(duì)Pb2+和Cd2+的最佳吸附pH分別是5和6。相較Freundlich方程， Langmuir方程更加精確地符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，20℃時(shí)Pb2+和Cd2+的吸附容量分別是27.90mg/g和13.45 mg/g。相較偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)，偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)更加貼近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，Pb2+的吸附速率大于Cd2+。經(jīng)鹽酸解吸后