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生物吸附法去除重金属的研究

作　者: 王家强
导　师: 杨春平
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物吸附重金属生物吸附剂锌离子铜离子
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着采矿、冶金、电镀和石油等行业的快速发展,排放出的工业废水中含有过量的重金属。这些极毒的重金属对生态环境和人类健康造成严重威胁。传统处理重金属废水的方法有化学沉淀法、吸附法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法和溶剂萃取法等。但这些方法有能耗高、去除率低、投资和运行成本高等缺点。生物吸附法是近年来新兴的一种水处理方法,有原料来源丰富,成本低,无二次污染等特点。在处理低浓度重金属废水方面,有着极为广阔的发展前景。本文分别研究了活性污泥吸附剂对Zn2+和生物膜吸附剂对Cu2+的吸附。通过批实验探讨了pH、反应时间、吸附剂用量和金属离子初始浓度等影响因素对吸附过程的影响。此外还研究了吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学。这为生物吸附法处理重金属废水的实际应用提供了理论基础。活性污泥吸附剂吸附Zn2+的实验表明,溶液pH对吸附容量有很大影响。吸附容量随pH的升高而增大,吸附Zn2+的最佳pH为5。吸附反应在3h内达到平衡。Zn2+去除率随吸附剂用量的增大而升高。当Zn2+初始浓度逐渐增大时,Zn2+吸附容量不断增大,而去除率却逐渐降低。以Langmuir和Freundlich模型拟合吸附平衡数据。结果表明在Zn2+浓度0-200 mg/L范围内,Langmuir模型比Freundlich模型能更好的拟合活性污泥吸附剂吸附Zn2+的吸附等温数据,最大吸附容量为17.86 mg/g。动力学数据分别用拟一级动力学方程和拟二级动力学方程进行拟合,结果表明吸附动力学符合拟二级动力学方程。傅里叶变换红外光谱分析表明,酰胺基在吸附Zn2+的过程中起主要作用,-OH在吸附过程中也起了一定作用。生物膜吸附剂吸附Cu2+的实验表明,pH是影响吸附过程的重要影响因素之铜离子吸附容量随pH的升高而增大,生物膜吸附Cu2+最佳pH为5。吸附反应在3h内达到平衡。初始Cu2+浓度增大时,吸附容量逐渐增大,而去除率不断降低。在25-45℃范围内,Cu2+吸附容量随温度的升高而增大。Cu2+去除率随生物膜吸附剂用量增大而提高,而吸附容量随生物膜吸附剂用量增大而不断减少。在铜离子浓度0-200 mg/L范围内,等温吸附数据最符合Langmuir模型,最大吸附容量为36.36 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学方程。吸附热力学参数表明,生物膜吸附Cu2+的过程是吸热和自发的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-28
  1.1 概述  13-15
    1.1.1 水资源概况及重金属污染现状  13
    1.1.2 重金属污染特点  13-14
    1.1.3 重金属污染的来源  14
    1.1.4 重金属污染的化学机理  14
    1.1.5 重金属的危害  14-15
  1.2 重金属废水的处理方法  15-19
    1.2.1 化学沉淀法  15-16
    1.2.2 氧化还原法  16
    1.2.3 气浮法  16-17
    1.2.4 电解法  17
    1.2.5 离子交换法  17-18
    1.2.6 吸附法  18
    1.2.7 液膜法  18
    1.2.8 反渗透法  18-19
    1.2.9 微生物絮凝法  19
    1.2.10 植物修复法  19
  1.3 生物吸附法  19-27
    1.3.1 生物吸附剂  20-22
    1.3.2 生物吸附剂的预处理  22
    1.3.3 生物吸附机理  22-24
    1.3.4 影响生物吸附的因素  24-26
    1.3.5 生物吸附剂的解吸  26
    1.3.6 固定化技术的应用  26
    1.3.7 生物吸附的前景  26-27
  1.4 本课题研究的目的和意义  27
  1.5 本研究的内容  27-28
第2章活性污泥吸附剂吸附Zn~(2+)  28-41
  2.1 引言  28-29
  2.2 材料与方法  29-30
    2.2.1 试验材料  29
    2.2.2 实验方法  29-30
  2.3 结果与讨论  30-39
    2.3.1 pH对Zn~(2+)吸附的影响  30-31
    2.3.2 反应时间对Zn~(2+)吸附的影响  31-32
    2.3.3 吸附剂用量对Zn~(2+)吸附的影响  32
    2.3.4 初始浓度对Zn~(2+)吸附的影响  32-33
    2.3.5 吸附等温线  33-36
    2.3.6 吸附动力学  36-38
    2.3.7 红外光谱分析  38-39
  2.4 小结  39-41
第3章生物膜吸附剂吸附Cu~(2+)  41-55
  3.1 引言  41
  3.2 材料与方法  41-43
    3.2.1 试验材料  41-42
    3.2.2 实验方法  42-43
  3.3 结果与讨论  43-53
    3.3.1 pH对Cu~(2+)吸附的影响  43-44
    3.3.2 反应时间对Cu~(2+)吸附的影响  44
    3.3.3 反应温度对Cu~(2+)吸附的影响  44-45
    3.3.4 吸附剂用量对Cu~(2+)吸附的影响  45-46
    3.3.5 初始浓度对Cu~(2+)吸附的影响  46-47
    3.3.6 吸附等温线  47-50
    3.3.7 吸附动力学  50-52
    3.3.8 吸附热力学  52-53
  3.4 小结  53-55
结论  55-57
参考文献  57-64
致谢  64-65
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  65

生物吸附法去除重金属的研究

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