好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附-解吸的機理研究.pdf

1、本論文以Ni(Ⅱ)為研究對象來探討城市污水廠中產生的好氧活性污泥對其吸附機理和解吸特性的研究進一步確定鎳離子在廢水處理廠遷移和轉化途徑，為利用活性污泥有效去除鎳離子提供實驗范湊的支撐和理論依據，對污水處理廠的有效運行具有重要意義。主要的研究內容由以下四部分構成：(1)Ni(Ⅱ)在好氧活性污泥上的吸附行為的研究；(2)好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)吸附機理的研究，包括傅利葉紅外表征，熱力學計算，Zeta電位測定和用離子色譜法測定溶液中的陽離子濃

2、度。(3)常見因素pH、離子強度、粒徑以及復合體系中典型表面活性劑對好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)的影響研究。(4)不同解吸劑對吸附Ni(Ⅱ)后的污泥的解吸效果研究。
　　 結合主要實驗結果，有結論如下：
　　 (1)好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附呈L型曲線，分為快速吸附和平衡吸附兩個階段，在60min內基本達到吸附平衡。吸附平衡時間受Ni(Ⅱ)初始濃度影響不大。吸附動力學實驗結果表明偽二級反應動力學擬合效果好于偽一級動力學

3、模型。粒內擴散模型擬合結果顯示好氧活性污泥對鎳離子的吸附過程的速率同時受到膜擴散和顆粒內擴散的控制。
　　 (2)隨著初始好氧活性濃度的增加，每克活性污泥對水溶液中的Ni(Ⅱ)吸附量下降，而整體的去除率上升。當污泥初始濃度由125mg/L上升至4000mg/L，每克活性污泥對水溶液中的Ni(Ⅱ)吸附量由19.72mg/g下降至5.44mg/g，去除率由15.2％上升至62.75％。
　　 (3)吸附等溫線實驗顯示，好氧活

4、性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附附既符合Langmuir吸附等溫模型，又符合Freundlich吸附等溫模型，其中Langmuir吸附等溫模型擬合程度較好。好氧活性污泥對溶液中Ni(Ⅱ)的吸附能力隨著溫度上升而下降，最大吸附量分別為24.26 mg/g(15℃)、21.24 mg/g(25℃)和17.41 mg/g(35℃)，說明吸附過程為一個放熱反應過程。Langmuir吸附等溫模型中RL值和Freundlich吸附等溫模型中n值表明好氧活性

5、污泥對Ni(Ⅱ)具有良好的吸附性能。D-R模型擬合結果顯示，好氧活性污泥和鎳離子之間存在的主導反應是離子交換或者化學反應，該結果和動力學部分實驗結論一致。
　　 (4)溶液中pH值和共存離子對好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)有較大影響，其作用機理相似，在高濃度的水和氫離子或者共存鉀離子存在時，與鎳離子競爭吸附吸附劑的活性位點，好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附受到抑制。
　　 (5)三種表面活性劑對好氧活性污泥吸附Ni(Ⅱ)的影響

6、跟其種類和初始濃度有關。好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附能力跟溶液中SBDS濃度正相關，而跟溶液中C14BDMA或者Tween20濃度負相關，其中相同濃度下，C14BDMA較Tween20影響更明顯。動力學研究和吸附等溫線研究結果顯示，實驗中表面活性劑的存在不改變其吸附動力學類型，且不妨礙好氧活性污泥對鎳離子的有效吸附，但是能夠加速吸附過程和引導化學吸附向物理吸附轉化的趨勢，SBDS作用最明顯。
　　 (6)胞外聚合物對好氧活性污

7、泥吸附Ni(Ⅱ)具有影響，隨著胞外聚合物中多糖含量的增加，活性污泥對鎳離子的吸附能力增加，增加最快階段在前5個小時獲得。
　　 (7)熱力學計算結果顯示，好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附過程是自發(fā)放熱的自由度增加的過程，其中化學吸附占據主導地位。在三種表面活性劑分別與鎳離子同時存在是，化學吸附向物理吸附偏移，其中SBDS的存在誘導吸附過程為物理吸附占主導的反應。
　　 (8)傅利葉紅外結果表明，吸附過程中，羥基、羧酸團體、

8、芳香環(huán)和羰基等官能團參與了好氧活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附過程。對吸附三種表面活性劑的污泥檢測發(fā)現(xiàn)，羥基、羧酸團體、芳香環(huán)同樣參與了好氧活性污泥對三種表面活性劑的吸附過程，其中，在C14BDMA的吸附過程中對羰基的吸附強烈，導致和Ni(Ⅱ)的競爭關系。
　　 (9)Zeta電位和陽離子濃度的測定表明，活性污泥對Ni(Ⅱ)的吸附過程涉及到靜電作用，離子交換和離子配對等機理。從離子回收結果知道，離子交換不是其主要作用機理。