腐熟污泥去除水中的重金属的基础研究

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生物吸附法是指利用微生物来去除水中的重金属是一项新兴的废水生物处理技术。如采用藻类、细菌、真菌作为一种生物吸附剂,它们对多种重金属都有较好的吸附去除效果。而行相比于传统吸附剂活性炭来说,要经济合理、可再生性能好、便于获取等优点。因此,致力于寻找一些新型的生物吸附剂来替代活性炭成为当前一个迫切的任务。   本文对腐熟污泥吸附Cd2+和Zn2+的吸附特性进行研究,研究pH值、溶液初始浓度、反应接触时间、固体颗粒浓度对吸附的作用。腐熟污泥的吸收率随溶液pH值的改变而变化,在pH=2.5的时候,对Cd2+和Zn2+吸附量均非常小,pH值从2.5上升到4.5时,吸附量急剧增加,pH在4.5~7.5之间,吸附量有渐渐平衡的趋势。但是pH在7.5以后,又有下降的趋势;固体颗粒浓度对吸附影响不大,随着固体颗粒浓度的升高,Cd2+和Zn2+的吸收率却随之上升,但是上升不明显。溶液初始浓度也是吸附过程的一个影响因素。通过对2种不同的初始浓度在不同的吸附时间下进行对比研究,发现腐熟污泥对重金属的吸收率随着吸附时间的增加,吸附容量在前40min变化明显,但是40min后却没有明显的变化;本研究对Cd2+和Zn2+进行吸附动力学研究,对拟合结果进行分析可见,腐熟污泥均可用这两个动力学模型进行很好的拟合,拟合直线都具有较好的相关性。结果表明,Pseudo—second Order模型更能真实描述吸附反应动力学过程,且吸附过程中吸附速率受多种因素影响。采用Langmuir等温吸附线和Freundlich等温吸附线来描述Cd2+和Zn2+吸附过程,其拟合相关系数均在0.9以上,且Freundlich模型对吸附的拟合效果更好。   为了更深入的研究腐熟污泥对重金属结合过程的化学本质,本文对吸附前后的腐熟污泥进行红外光谱分析。考察了吸附前后腐熟污泥的谱图变化,对其结构进行分析,并对腐熟污泥吸附重金属的机理进行初步的判断。经红外光谱分析可见,腐熟污泥主要含有羟基、酰胺基、醚基等活性基团。吸附Cd2+后的腐熟污泥的-OH、C=O的伸缩振动峰发生偏移。而在吸附Zn2+后-CH2-的伸缩振动峰消失,说明-OH、-C=O和-CH2基团参与了腐熟污泥与Zn2+的吸附反应过程。
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