農林廢棄物——耐性真菌復合吸附劑重金屬離子吸附特性與機制研究.pdf

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

2、物吸附劑方面的研究甚少。
　　本研究針對農林廢棄生物質材料與耐鉛真菌，利用兩類不同材料制備復合生物吸附劑，通過耐性菌株和農林廢棄物材料的生化復合過程，提升材料吸附性能。采用農林廢棄物花生殼(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)通過復合培養(yǎng)方式，制備花生殼-米曲霉(PSH)、粟米糠-米曲霉(MCH)等復合吸附劑，通過靜態(tài)批量試驗考察pH值、吸附劑濃度、Pb2+離子濃度和吸附時間對吸附效果

3、的影響，通過動態(tài)連續(xù)流固定床吸附試驗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態(tài)吸附特性，應用等溫吸附模型、吸附動力學模型、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+離子的吸附機理。主要研究結果如下:
　?、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，四種復合吸附劑的吸附能力存在較大差異，吸附容量增大順序為粟米糠＞花生殼＞小麥秸稈＞玉米秸稈。
　?、陟o態(tài)Pb2+吸附試驗結果表

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。
　?、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準二級動力學模型較準一級和顆粒內擴散模型可以更好的描述復合吸附劑對Pb2+的吸附過程，

5、說明化學吸附為該過程的主要作用和限速步驟。
　?、蹻TIR和SEM分析表明，復合后吸附劑表面形態(tài)和官能團均發(fā)生顯著改變，活性官能團中以羧基、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且表面形態(tài)變化更為明顯。
　?、輨討B(tài)連續(xù)流吸附試驗結果表明，復合吸附劑PSH、MCH的穿透時間tb和飽和點時間tc分別比單一吸附劑PS、MC明顯推遲。復合后吸附劑PSH、M

6、CH的動態(tài)吸附容量qexp分別由復合前的4.62、7.13 mg/g提升至6.49、8.30 mg/g。復合后吸附劑穿透曲線傳質區(qū)長度縮短，系統(tǒng)的整體吸附能力提升。
　?、迍討B(tài)連續(xù)流不同操作條件試驗結果表明，系統(tǒng)的穿透時間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間和傳質區(qū)長度影響最大，初始濃度變化對穿透時間和傳質區(qū)長度影響最小。
　

7、　⑦Thomas模型較好的擬合了 PSH(R2=0.9532～0.9828)和MCH(R2=0.9410～0.9681)對Pb2+的動態(tài)吸附過程，說明該過程中的內部擴散和外部擴散并非限速步驟，模型較好地預測了不同操作條件下吸附劑動態(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下的的穿透時間關系，對不同流速和初始濃度條件下的穿透時間進行了較為精確的預測，對吸