好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附-解吸的機(jī)理研究.pdf

1、本論文以Ni(Ⅱ)為研究對(duì)象來(lái)探討城市污水廠中產(chǎn)生的好氧活性污泥對(duì)其吸附機(jī)理和解吸特性的研究進(jìn)一步確定鎳離子在廢水處理廠遷移和轉(zhuǎn)化途徑，為利用活性污泥有效去除鎳離子提供實(shí)驗(yàn)范湊的支撐和理論依據(jù)，對(duì)污水處理廠的有效運(yùn)行具有重要意義。主要的研究?jī)?nèi)容由以下四部分構(gòu)成：(1)Ni(Ⅱ)在好氧活性污泥上的吸附行為的研究；(2)好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)吸附機(jī)理的研究，包括傅利葉紅外表征，熱力學(xué)計(jì)算，Zeta電位測(cè)定和用離子色譜法測(cè)定溶液中的陽(yáng)離子濃

2、度。(3)常見(jiàn)因素pH、離子強(qiáng)度、粒徑以及復(fù)合體系中典型表面活性劑對(duì)好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)的影響研究。(4)不同解吸劑對(duì)吸附Ni(Ⅱ)后的污泥的解吸效果研究。
　　 結(jié)合主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有結(jié)論如下：
　　 (1)好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附呈L型曲線，分為快速吸附和平衡吸附兩個(gè)階段，在60min內(nèi)基本達(dá)到吸附平衡。吸附平衡時(shí)間受Ni(Ⅱ)初始濃度影響不大。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明偽二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合效果好于偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)

3、模型。粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合結(jié)果顯示好氧活性污泥對(duì)鎳離子的吸附過(guò)程的速率同時(shí)受到膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散的控制。
　　 (2)隨著初始好氧活性濃度的增加，每克活性污泥對(duì)水溶液中的Ni(Ⅱ)吸附量下降，而整體的去除率上升。當(dāng)污泥初始濃度由125mg/L上升至4000mg/L，每克活性污泥對(duì)水溶液中的Ni(Ⅱ)吸附量由19.72mg/g下降至5.44mg/g，去除率由15.2％上升至62.75％。
　　 (3)吸附等溫線實(shí)驗(yàn)顯示，好氧活

4、性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附附既符合Langmuir吸附等溫模型，又符合Freundlich吸附等溫模型，其中Langmuir吸附等溫模型擬合程度較好。好氧活性污泥對(duì)溶液中Ni(Ⅱ)的吸附能力隨著溫度上升而下降，最大吸附量分別為24.26 mg/g(15℃)、21.24 mg/g(25℃)和17.41 mg/g(35℃)，說(shuō)明吸附過(guò)程為一個(gè)放熱反應(yīng)過(guò)程。Langmuir吸附等溫模型中RL值和Freundlich吸附等溫模型中n值表明好氧活性

5、污泥對(duì)Ni(Ⅱ)具有良好的吸附性能。D-R模型擬合結(jié)果顯示，好氧活性污泥和鎳離子之間存在的主導(dǎo)反應(yīng)是離子交換或者化學(xué)反應(yīng)，該結(jié)果和動(dòng)力學(xué)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。
　　 (4)溶液中pH值和共存離子對(duì)好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)有較大影響，其作用機(jī)理相似，在高濃度的水和氫離子或者共存鉀離子存在時(shí)，與鎳離子競(jìng)爭(zhēng)吸附吸附劑的活性位點(diǎn)，好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附受到抑制。
　　 (5)三種表面活性劑對(duì)好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)的影響

6、跟其種類和初始濃度有關(guān)。好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附能力跟溶液中SBDS濃度正相關(guān)，而跟溶液中C14BDMA或者Tween20濃度負(fù)相關(guān)，其中相同濃度下，C14BDMA較Tween20影響更明顯。動(dòng)力學(xué)研究和吸附等溫線研究結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)中表面活性劑的存在不改變其吸附動(dòng)力學(xué)類型，且不妨礙好氧活性污泥對(duì)鎳離子的有效吸附，但是能夠加速吸附過(guò)程和引導(dǎo)化學(xué)吸附向物理吸附轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，SBDS作用最明顯。
　　 (6)胞外聚合物對(duì)好氧活性污

7、泥吸附Ni(Ⅱ)具有影響，隨著胞外聚合物中多糖含量的增加，活性污泥對(duì)鎳離子的吸附能力增加，增加最快階段在前5個(gè)小時(shí)獲得。
　　 (7)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果顯示，好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附過(guò)程是自發(fā)放熱的自由度增加的過(guò)程，其中化學(xué)吸附占據(jù)主導(dǎo)地位。在三種表面活性劑分別與鎳離子同時(shí)存在是，化學(xué)吸附向物理吸附偏移，其中SBDS的存在誘導(dǎo)吸附過(guò)程為物理吸附占主導(dǎo)的反應(yīng)。
　　 (8)傅利葉紅外結(jié)果表明，吸附過(guò)程中，羥基、羧酸團(tuán)體、

8、芳香環(huán)和羰基等官能團(tuán)參與了好氧活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附過(guò)程。對(duì)吸附三種表面活性劑的污泥檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，羥基、羧酸團(tuán)體、芳香環(huán)同樣參與了好氧活性污泥對(duì)三種表面活性劑的吸附過(guò)程，其中，在C14BDMA的吸附過(guò)程中對(duì)羰基的吸附強(qiáng)烈，導(dǎo)致和Ni(Ⅱ)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
　　 (9)Zeta電位和陽(yáng)離子濃度的測(cè)定表明，活性污泥對(duì)Ni(Ⅱ)的吸附過(guò)程涉及到靜電作用，離子交換和離子配對(duì)等機(jī)理。從離子回收結(jié)果知道，離子交換不是其主要作用機(jī)理。