活性污泥對重金屬離子的吸附特性研究.pdf

1、本文采用批量實驗方法研究了活性污泥對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，兩種重金屬離子競爭吸附體系和三種重金屬離子競爭吸附體系。主要取得了以下研究成果：
　　 (1)單一重金屬離子吸附體系：通過吸附平衡時間、pH值、污泥濃度、溫度和金屬離子強度五個因素，研究其對活性污泥吸附單種重金屬離子的影響。實驗共選取了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Cr6+、Pb2+和Zn2+六種環(huán)境中常見且對人體和動植物危害較大的重金屬離

2、子作為活性污泥的吸附對象。實驗結(jié)果表明，活性污泥對Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+四種金屬具有較強的吸附能力，而對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，Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+在1h時吸附達到平衡，而Cr6+在2h時達到平衡。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)實驗中，Zn2+的最佳吸附pH沒有選擇6而選擇4，是考慮到金屬濃度較大時，在pH=6時會使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。主要區(qū)別在于0.5g/L和1g/L時的比吸附量大小比較?？紤]到實驗所需污泥量的問題，在后續(xù)實驗中設(shè)定污泥量為1g/L。溫度對活性污泥吸附重金屬離子有較大影響，總體趨勢為隨溫度的升高，污泥比吸附量增加。在40℃時，污泥對

4、Pb2+、Cr6+和Ni2+的比吸附量稍有下降。對六種重金屬離子的單一吸附進行了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。實驗得到活性污泥單重金屬離子最大吸附量排序為Pb2+>Zn2+>Cr6+>Cu2+>Cd2+

5、>Ni2+，吸附親和力排序為Cu2+>Cd2+>Pb2+>Zn2+>Ni2+>Cr6+。
　　 (2)兩種重金屬離子競爭吸附體系：鑒于活性污泥對Cu2+、Cd2+、Pb2+和Zn2+具有較強的吸附能力，本文進行了Cu2+、Cd2+和Zn2+存在時對活性污泥吸附Pb2+的競爭吸附實驗。結(jié)果表明，Cu2+的存在較強地抑制了活性污泥對Pb2+的吸附，不同Cu2+濃度對活性污泥吸附Pb2+的抑制程度由小到大順序為：10mg/L<50mg

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

7、率只有17.27％。通過偏好吸附實驗得到，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。通過吸附抑制作用對比實驗，得到隨著并存重金屬離子濃度的增大，對Pb2+的吸附抑制作用大小順序為Cu2+>Cd2+>Zn2+。
　　 (3)三種重金屬離子競爭吸附體系：實驗考察了三種重金屬離子并存的競爭吸附體系中，固定濃度的另外兩種重金屬離子組合(濃度均為30mg/L)對活性污泥吸附Pb2+的影