活性污泥胞外聚合物對土壤中重金屬的吸附效能及機制.pdf

1、土壤的重金屬污染對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有嚴重危害，目前技術(shù)存在成本高、難操作等局限，研究新型高效低成本重金屬修復技術(shù)意義重大。
　　眾多研究表明活性污泥胞外聚合物（EPS）對重金屬具有良好的吸附效能。活性污泥中胞外聚合物是其除細胞和水分外第三大類組成物質(zhì)，主要由蛋白質(zhì)、糖、核算和酯類組成，活性污泥總有機物的50％～90%、污泥干重的15%都來自于EPS。本文以兩種活性污泥胞外聚合物作為吸附劑，分別研究其對土壤中鎘、鋅、鉛的吸附效能

2、及機制，考察了pH值、EPS投加量、吸附時間等因素對吸附效能的影響規(guī)律和在同位、異位條件下的吸附效能，并對吸附熱力學過程進行了擬合和描述，分析了EPS處理后土壤基本性質(zhì)的變化，最后通過現(xiàn)代分析手段研究了EPS吸附重金屬的機理。
　　最佳反應條件的研究結(jié)果表明：當Pb2+、Cd2+和Zn2+的初始質(zhì)量濃度為1000mg/kg、500mg/kg、150mg/kg時，EPS投加量為20mg/g，pH值為8條件下，EPS對重金屬的吸附效果

3、最好。此時，EPSⅠ對Pb2+和Zn2+的最佳吸附時間為8h，Cd2+為5h，EPSⅡ?qū)b2+的最佳吸附時間為8h，Zn2+和Cd2+為5h；最佳吸附效率EPSⅠCd2+分別為73.21%、80.37%、75.27%，Zn2+分別為90.12%、88.13%、85.63%，Pb2+分別為86.54%、83.21%、78.96%；EPSⅡCd2+分別為78.2%、80.37%、75.27%，Zn2+分別為85.6%、81.23%、76.

4、49%，Pb2+分別為88.34%、84.31%、80.43%。可知兩種活性污泥胞外聚合物對Pb2+、Cd2+和Zn2+吸附特性良好，EPSⅠ的吸附效果優(yōu)于EPSⅡ。
　　對反映的熱力學方程研究表明：一級反應模型可以很好地模擬0～2h內(nèi)EPS對Pb2+、Cd2+和Zn2+吸附的試驗數(shù)據(jù)，EPSⅠ的吸附速率Cd2+＞Zn2+＞Pb2+，EPSⅡ的吸附速率Zn2+＞Cd2+＞Pb2+。兩種EPS相比，EPSⅠ吸附Cd2+和Pb2+的速

5、度大于EPSⅡ，而EPSⅡ吸附Zn2+的速度大于EPSⅠ。
　　分析EPS處理后土壤基本性質(zhì)的變化顯示：淋洗后土壤的pH值有所下降，總有機碳的含量有所下降，比表面積有小幅度的增加。
　　通過各種現(xiàn)代分析手段對EPS吸附重金屬的機理進行研究表明：Pb2+、Cd2+、Zn2+的活性吸附基團主要為羧基、羰基、酰胺基團，酰胺基團對Pb2+的吸附作用大于Cd2+、Zn2+；XPS試驗表明被EPS吸附的Cd是受氧化的Cd或Cd的化合物，

6、而EPS-Pb、EPS-Zn的表面狀況與EPS極為相似；EPS與Pb2+結(jié)合無序，與Cd2+、Zn2+結(jié)合有序；Pb2+結(jié)合于EPS的顆粒內(nèi)部，Cd2+在EPS表面結(jié)合量較大。離子交換是EPS吸附Pb2+、Cd2+、Zn2+的機理之一，且在Pb2+的吸附中占比例較Cd2+、Zn2+大；Zn2+和Cd2+在EPS上成離子鍵的吸附量只占少部分，Pb2+成離子鍵部分較大；EPS有多種吸附位，對不同重金屬吸附敏感程度不同。
　　本文表明活