凹凸棒—啤酒酵母复合吸附剂的制备及对Pb2+的吸附性能研究

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  中圖分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)45-0092-02
  1 前言
  众所周知,溶液中的金属离子也能够被微生物所吸附,因此,利用微生物吸附剂吸附工业废水中的重金属离子技术也已经越来越受到人们的重视[1]。据相关文献记录生物法去除铅,主要是通过生物吸附,利用生物体本身的化学结构及特殊的成分吸附水体中的铅离子,固定化生物技术克服了生物细胞极小,与水溶液分离较难的弊端,同时具有微生物密度高、反应迅速、微生物流失少、产物易分离、反应过程易控制等优点,是一种很有前途的污染物处理技术[2-4]。啤酒废酵母是啤酒生产的重要副产物,我国仅2003年一年产生的废酵母量就达4.9~7.4万t,这些废酵母大多作为废弃物排入啤酒废水,增加了啤酒废水的处理负荷和难度。因此,利用这种价廉易得的废弃啤酒酵母作为吸附材料去除废水中的重金属对于环境的治理具有重要的意义[5]。
  本文选取价廉易得的啤酒酵母作为微生物吸附剂与凹凸棒复合,研究了pH、温度、金属离子浓度等参数对吸附过程的影响,对扩大吸附剂的来源,降低吸附的成本和提高吸附效果都具有实际意义。
  2 实验部分
  2.1 实验方法
  2.1.1 复合吸附剂的制备
  (1)将15g凹凸棒加入到300mL0.1%六偏磷酸钠水溶液中,机械搅拌1h使其分散均匀,然后超声静置过夜,取上层悬浮液备用。
  (2)称取10g海藻酸钠,加200mL去离子水加热溶解,然后加入5g啤酒酵母并补加去离子水至350mL,混合均匀后静置2h脱泡,然后再加入一定体积的(1)中所得凹凸棒悬浮液(质量为5g),最后补加去离子水至500mL,混合均匀后,用注射器将其滴入400mL4%的CaCl2水溶液中,室温下静置固化12h,过滤,用一定量的去离子水洗涤,然后置于去离子水中备用。
  取一定量微球于烧杯中,加入200mL0.1mol/L四硼酸钠水溶液,室温下放置12h,上清液的pH=9.61,然后用去离子水洗涤数次直至上清液pH=8.98,然后置于去离子水中备用。
  2.1.2影响因素
  2.1.2.1pH的影响
  准确数6份22粒(相当于0.05g烘干的吸附剂)小球分别放于6个50mL锥形瓶中,分别加入25mL铅离子浓度为800mg/L的硝酸铅溶液(各溶液的离子强度均为0.01mol/L硝酸钠),用0.1mol/L的硝酸调节溶液的pH为2、2.5、3、3.5、4、4.5,盖紧瓶塞后放于恒温振荡箱中于30℃恒温振荡(120rmp)一定时间。吸附完成后,取出在2500rmp下离心10min。取上清液用TAS-990原子吸收分光光度计测定金属离子的平衡浓度。
  吸附量按下式求得:
  qe=(C0-Ce)V/m (1)
  式中,qe吸附剂的吸附量(mg/g);C0金属离子溶液的初始浓度(mg/L);Ce金属离子溶液的平衡浓度(mg/L);m吸附剂质量(g);V加入的金属离子溶液的体积(L)。
  2.1.2.2吸附时间的影响
  吸附时间分别为5,10,15,30,60,90,120,360min,初始Pb2+800mg/L。
  2.1.2.3不同浓度和温度的影响
  吸附温度分别为30,40和50℃,6个浓度依次为400,500,600,650,700,800mg/L。
  2.1.2.4不同电解质浓度的影响
  NaNO3浓度依次为:0,0.001,0.01,0.1,1mol/L,初始Pb2+700mg/L。
  3结果与讨论
  3.1 pH对吸附量的影响
  3.3不同电解质浓度对吸附量的影响
  总结
  本实验用海藻酸钠为包埋剂固定啤酒酵母,加入一定量经六偏磷酸钠处理的凹凸棒制成固定化小球。研究固定化小球对Pb2+的吸附行为。结果表明:吸附量随pH的增大呈逐渐增大趋势,当pH达到3时,吸附量达到最大;吸附量随吸附时间的延长而增大;随初始Pb2+浓度的增大,吸附量逐渐增大;在实验的三个温度中,40℃的吸附量最大;吸附量随NaNO3浓度的增大而增大,当NaNO3浓度达到0.01 mol/L时复合吸附剂的吸附量达到最大。
  参考文献
  [1]杨凤,吴云海.重金属废水的生物吸附研究进展[J].环境科学与管理,2006,(04):81-83.
  [2]赵增华,王婵,王战勇.固定化啤酒废酵母对Pb2+的吸附[J].河南科技大学学报(自然科学版),2007,(03):78-81.
  [3]朱一民,苏秀娟,魏德洲,等.沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理研究[J].安全与环境学报,2006,(06):63-66.
  [4]刘恒,王建龙,文湘华.啤酒酵母吸附重金属离子铅的研究[J].环境科学研究,2002,(02):26-29.
  [5]孟庆娟,刘建平,戚秀云,等.啤酒酵母生物吸附剂的应用研究进展[J].东北农业大学学报,2008,(10):122-126.
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