農(nóng)林廢棄物——耐性真菌復(fù)合吸附劑重金屬離子吸附特性與機(jī)制研究.pdf

1、生物吸附法是一種利用生物質(zhì)材料自身吸附性能去除污染物質(zhì)的有效方法。利用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)材料和微生物菌體為原料制備的生物吸附劑去除重金屬，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是單一農(nóng)林類廢棄生物質(zhì)材料在實(shí)際應(yīng)用中存在吸附容量低、密度小、易漂浮等缺點(diǎn)，而單一微生物菌體在吸附應(yīng)用中也存在造粒困難、固液分離困難等問題，導(dǎo)致兩者難以大規(guī)模單獨(dú)應(yīng)用于重金屬污染治理中。近年來，有關(guān)改進(jìn)生物質(zhì)材料吸附容量和性能方面的報(bào)道很多，但采用農(nóng)林廢棄物接種耐重金屬菌體制備復(fù)合生

2、物吸附劑方面的研究甚少。
　　本研究針對農(nóng)林廢棄生物質(zhì)材料與耐鉛真菌，利用兩類不同材料制備復(fù)合生物吸附劑，通過耐性菌株和農(nóng)林廢棄物材料的生化復(fù)合過程，提升材料吸附性能。采用農(nóng)林廢棄物花生殼(PS)、粟米糠(MC)等為原料，與鉛鋅礦區(qū)尾礦渣中篩選出的耐性菌株米曲霉菌(HA)通過復(fù)合培養(yǎng)方式，制備花生殼-米曲霉(PSH)、粟米糠-米曲霉(MCH)等復(fù)合吸附劑，通過靜態(tài)批量試驗(yàn)考察pH值、吸附劑濃度、Pb2+離子濃度和吸附時(shí)間對吸附效果

3、的影響，通過動(dòng)態(tài)連續(xù)流固定床吸附試驗(yàn)研究不同操作條件下固定床系統(tǒng)的吸附穿透曲線并分析其動(dòng)態(tài)吸附特性，應(yīng)用等溫吸附模型、吸附動(dòng)力學(xué)模型、穿透曲線擬合模型、掃描電鏡和傅里葉紅外光譜分析生物吸附劑對Pb2+離子的吸附機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　?、僖際A改變了玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼和粟米糠的吸附容量，四種復(fù)合吸附劑的吸附能力存在較大差異，吸附容量增大順序?yàn)樗诿卓罚净ㄉ鷼ぃ拘←溄斩挘居衩捉斩挕?br>　?、陟o態(tài)Pb2+吸附試驗(yàn)結(jié)果表

4、明，與MC和PS相比，MCH和PSH具有吸附容量大，吸附速率快，pH值適用范圍廣的特點(diǎn)。
　?、巯啾扔贔reundlich和D-R等溫吸附模型，Langmuir模型可以更好的描述不同吸附劑對Pb2+離子的等溫吸附過程，PS、PSH、MC、MCH的理論吸附容量由qm分別為:14.62、20.92、11.89、21.79 mg/g。Lagergren準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型較準(zhǔn)一級和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型可以更好的描述復(fù)合吸附劑對Pb2+的吸附過程，

5、說明化學(xué)吸附為該過程的主要作用和限速步驟。
　?、蹻TIR和SEM分析表明，復(fù)合后吸附劑表面形態(tài)和官能團(tuán)均發(fā)生顯著改變，活性官能團(tuán)中以羧基、胺基的變化最為明顯，羥基、羧基、氨基和羰基在吸附Pb2+過程中起主要作用。MCH相比PSH具有更多樣的吸附活性官能團(tuán)且表面形態(tài)變化更為明顯。
　?、輨?dòng)態(tài)連續(xù)流吸附試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合吸附劑PSH、MCH的穿透時(shí)間tb和飽和點(diǎn)時(shí)間tc分別比單一吸附劑PS、MC明顯推遲。復(fù)合后吸附劑PSH、M

6、CH的動(dòng)態(tài)吸附容量qexp分別由復(fù)合前的4.62、7.13 mg/g提升至6.49、8.30 mg/g。復(fù)合后吸附劑穿透曲線傳質(zhì)區(qū)長度縮短，系統(tǒng)的整體吸附能力提升。
　　⑥動(dòng)態(tài)連續(xù)流不同操作條件試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)的穿透時(shí)間tb隨柱高的增加或者流速、初始Pb2+濃度的減小而增加，傳質(zhì)區(qū)長度H則隨柱高的減小或者流速、初始濃度的增加而增加，其中流速變化對穿透時(shí)間和傳質(zhì)區(qū)長度影響最大，初始濃度變化對穿透時(shí)間和傳質(zhì)區(qū)長度影響最小。
　

7、?、逿homas模型較好的擬合了 PSH(R2=0.9532～0.9828)和MCH(R2=0.9410～0.9681)對Pb2+的動(dòng)態(tài)吸附過程，說明該過程中的內(nèi)部擴(kuò)散和外部擴(kuò)散并非限速步驟，模型較好地預(yù)測了不同操作條件下吸附劑動(dòng)態(tài)吸附性能，可以用于描述PSH為填料的吸附固定床系統(tǒng)。BDST模型較好的描述了PSH和MCH系統(tǒng)的不同吸附柱高度與不同ct/c0下的的穿透時(shí)間關(guān)系，對不同流速和初始濃度條件下的穿透時(shí)間進(jìn)行了較為精確的預(yù)測，對吸