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黑藻吸附Cu_2_机制研究

刘玉明 | -> | 594| 1| 0.307112MB |生物吸附,黑藻,Cu2+,基团屏蔽,吸附机制

刘玉明 刘玉明 | 文档量 |浏览量13702

摘要:生物吸附法是一种经济有效的去除废水中有害重金属离子的方法. 以黑藻(Hydrilla verticillata) 干样为生物吸附材料,研究了黑藻对水体中Cu2 + 等温吸附的基本特征,并通过测定吸附前后溶液离子浓度变化以及pH 值、基团屏蔽对Cu2 + 吸附的影响,结合红外光谱技术,从静电吸附作用、离子交换作用、基团作用等方面探讨了吸附机制. 等温吸附平衡实验结果表明,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir 和双Langmuir 方程,其中Langmuir 方程拟合最佳( p < 0. 01) ,黑藻对Cu2 + 的去除率为70%左右,最大吸附量为42. 86 mg / g. 吸附机制研究表明,静电吸附对黑藻吸附Cu2 + 起作用;吸附Cu2 + 后溶液中Ca2 + 质量浓度增加近2 倍说明吸附过程中存在离子交换机制;黑藻表面羧基、氨基基团经化学屏蔽后,对Cu2 + 吸附量均降低10% 左右( p <0. 05) ,结合红外光谱确定酰胺基CO—NH2和离子化羧基COO - 为黑藻与Cu2 + 发生络合作用的主要官能团. 以上结果表明,黑藻主要通过静电吸附、离子交换、表面基团等的共同作用来有效去除水中的Cu2 + ,作为一种新的吸附剂用于工业废水中Cu2 + 的去除具有很好的发展前景. 
    由于采矿和冶炼等工业生产活动,水体铜污染日益严重,废水中Cu2 + 可高达1 000 mg /L[1],铜污染问题亟待解决. 应用传统治理方法处理低浓度重金属污染废水,具有费用高、能耗大、产生有毒污泥或其他废料等缺点[2,3]. 新兴的生物吸附法因其经济高效、环保得到人们广泛关注[4 ~ 6]. 沉水植物是湖泊生态系统主要的初级生产者,可以有效去除水中Cu、Zn、Pb、Cd 等重金属[7 ~ 9]. 以往研究多采用新鲜植物样品,并且大多是研究不同环境条件下的吸附特征[10 ~ 14],对吸附机制缺乏系统研究. 采用干燥植物样品吸附重金属有4 个优点:可以避免材料受金属毒害;干样易保存、运输;可以对材料进行改进以增强其吸附能力; 通过解吸循环利用降低成本[15,16]. 因此本研究选取一种常见的沉水植物黑藻的干样材料为对象,分析了其对Cu2 + 的等温吸附特征,并结合离子交换研究和基团屏蔽、FTIR 手段进一步探究其对Cu2 + 的吸附机制,以期为应用沉水植物材料进行铜污染废水处理提供科学依据.
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