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相比于化学沉淀、离子交换等传统的重金属处理技术,生物吸附是起源于二十世纪九十年代的一门较新的技术。其主要优势表现在:(1)低成本;(2)吸附效率高;(3)有大量的可以被利用的原材料。现代工业发展对废水处理的需要,会进一步促进生物吸附技术的发展。
采集于富营养化湖泊和水体如昆明滇池、江苏太湖和武汉官桥的水华藻类,经镜检发现铜绿微囊藻是蓝藻水华的主要组成部分,且占浮游植物总细胞数的90%以上。HPLC分析表明滇池水华的微囊藻毒素含量最高,MC-RR和MC-LR的含量分别达到了338.08μg和112.8μg/g。其他水体采集的蓝藻水华的毒素含量相比较要低得多。本文主要以采集于昆明滇池的水华蓝藻为材料,研究了藻粉对重金属铜离子的生物吸附动力学、解吸附方法和吸附机理。
对生物吸附过程的条件进行了优化研究,得到水华蓝藻藻粉对Cu的最佳吸附条件为:pH=4,初始铜离子浓度为10 mg/L(10 ppm),初始藻粉生物量为1g/L。藻粉对重金属铜的吸附能力为6-7 mg/g。太湖、滇池,武汉官桥湖泊采集的水华蓝藻藻粉对重金属的吸附能力差异不明显。在透析袋处理过程中,微囊藻毒素RR和LR的渗透率分别达到了75.5%和62.7%,这说明如果利用藻粉作为吸附重金属的吸附剂,寻找一种经济实用的处理微囊藻毒素的技术也势在必行。
湖泊收获的水华蓝藻藻粉对Cu离子的吸附过程在混匀条件下迅速达到平衡,说明离子交换机制可能在其中起了主要作用。在透析袋处理条件下,对铜离子的吸附需要2.5h才能够达到平衡,但比直接混匀接触条件下有较高的吸附率。红外光谱分析表明在水华蓝藻藻体对重金属离子的吸附过程中,藻体表面的氨基和酰基等官能团参与了生物吸附,且这些官能团以离子交换的方式完成了生物吸附。吸附的热力学研究发现藻粉对重金属的吸附过程比较符合Freundlich吸附等温式。利用亚甲基蓝对湖泊收获的水华蓝藻藻粉进行测定,发现其比表面积较低;电子扫描电镜也揭示藻体内部相比活性炭有较少的空隙(比表面积)。说明藻粉对重金属的吸附主要靠官能团吸附,而非物理吸附作用。
从解吸效果来看,在HNO3、HCl、EDTA和柠檬酸四种解吸附剂中,HNO3和HCl的洗脱率分别为81.7%和75.8%,明显高于EDTA和柠檬酸的吸附效率。0.1M HNO3在解吸附过程中效果最好。