随着汽车加工、钢铁、造纸、炼油、石化、印染等行业的快速发展,大量的重金属离子随工业生产废水进入污水收纳系统,致使生活污水和工业废水中的重金属离子含量急剧增多,进而对污水处理系统中微生物活性产生了抑制。污泥胞外聚合物（EPS）是细菌在一定条件下形成的用于自我保护、相互粘附、并在饥饿环境下为细菌提供碳源和能量的有机物质,是重金属进入污泥细胞内部的重要通道,同时与污泥絮体的脱水性及絮凝沉降性等有密不可分的关系。污泥EPS的主要成分有多糖、蛋白质和腐殖酸等,目前学术界对于EPS的提取方法及其整体对于吸附重金属的特性等研究较多,但关于考察EPS中各组成部分对重金属离子的吸附情况研究较为罕见。基于上述研究现状,本实验选取好氧活性污泥和厌氧絮状污泥,通过提取两种污泥中的多糖和腐殖酸对三种典型重金属离子进行吸附,探究该吸附反应的吸附效能及机理。首先对提取的多糖和腐殖酸进行了元素和结构分析。污泥的种类对于多糖和腐殖酸的结构并无较大影响,实验提取的多糖中主要含有羧基、羰基及酯类官能团,而腐殖酸表面主要由脂类、羧酸和酚类构成,并含有少量富里酸。其次探究温度、金属初始离子浓度等对从不同污泥中提取的多糖和腐殖酸吸附重金属离子反应的影响。在实验所选的10³0℃温度范围及10¹00mg/L金属离子浓度范围内,吸附量随温度升高和离子浓度的增加而增大,污泥种类对于吸附效果的影响较小,腐殖酸对Zn²⁺和Cd²⁺的吸附效果较好,而多糖对Cu²⁺的吸附效果优于腐殖酸。通过FTIR和Zeta电位对吸附机制的研究发现:多糖表面的缔合羟基、羧酸与C-O-C代表的多聚糖参与了同金属离子的吸附反应,腐殖酸中的羟基、脂碳链和羧酸、酚类基团等为金属离子提供了吸附位点。多糖和腐殖酸具有较强的负电荷特性,且离子交换是二者与金属离子发生吸附反应时的主要机制。最后对多糖和腐殖酸吸附重金属离子的相关数据进行吸附热力学拟合,结果表明多糖和腐殖酸对Zn²⁺的吸附用Langmuir吸附等温方程拟合效果较好,而Freundlich等温吸附方程更适用于Cu²⁺和Cd²⁺的吸附。多糖与金属离子结合的强度大小为Cu²⁺>Zn²⁺>Cd²⁺,三种离子在最优条件下达到的最大吸附量分别为5291.0mg/g、4181.4mg/g、3324.5mg/g;与腐殖酸吸附的紧密程度为Zn²⁺（4610.4mg/g）>Cu²⁺（4140.8mg/g）>Cd²⁺（3414.1mg/g）。同时,对多糖和腐殖酸吸附重金属离子随时间的变化进行分析,该反应主要分成快速吸附、慢速吸附和吸附平衡三个阶段,其次对吸附结果进行吸附动力学拟合,结果表明准二级动力学方程更适合描述该吸附反应,证明该反应的控速步骤为化学吸附而非传质扩散。本实验为揭示污泥吸附重金属的机制提供了理论依据,并对活性污泥法在污水处理系统中的应用优化方面起到了一定作用。