不同类型钝顶螺旋藻藻粉重金属离子吸附性能与环境风险控制.pdf

摘要 摘 要 重金属具有高生物蓄积性和毒性，是目前国内外环境领域研究的重点。铅和 镉是重金属污染水体中常见的两种极具毒性的重金属。富营养化是水体污染中另 一个极具挑战性的问题，尤其是城市供水水库中藻类爆发极易造成供水管网过滤 材料堵塞并有可能渗入供水管网。因此，饮用水处理厂使用聚丙烯酰胺(PAM)去 除微藻，但会产生含有PAM 的微藻污泥废物。微藻废弃物的资源化利用是对其 妥善处理避免二次污染的有效处理方法。 本文选择中国西北水体中常见的钝顶螺旋藻为研究藻种，通过PAM 絮凝收 集以模拟饮用水厂的微藻污泥废弃物。采用传统的高温干燥和真空冷冻干燥方式 将微藻污泥制备成微藻粉，同时与同干燥条件下未经过PAM 絮凝的纯藻粉进行 比较，探究其在模拟的铅、镉单一体系和二元体系废水中的吸附效果以及吸附机 理。传统藻粉使用过程中会导致水体溶解性有机物含量增加，造成潜在的环境风 险，采用超声波破碎和真空冷冻干燥的方法改进藻粉的制备技术，探究其吸附性 能及风险控制效果。研究结果如下： (1) 烘干-PAM-钝顶螺旋藻藻粉(Op)、真空冷冻干燥-PAM-钝顶螺旋藻藻粉 (Vp) - (O) - (V) Pb2+ 、烘干 钝顶螺旋藻藻粉 以及真空冷冻干燥 钝顶螺旋藻藻粉 均对 2+ 和Cd 具有极高的吸附效果。此外，该四种藻粉的吸附能力优于近期研究的同时 2+ 2+ 去除Pb 和Cd 的大多数其他吸附剂，且真空冷冻干燥的两种藻粉的吸附效果更 Pb2+ Cd2+ Vp V Pb2+ 显著。相比之下， 与藻粉的亲和力强于 ， 和 对 的吸附效果更 2+ 2+ 好，而Cd 与Op 的结合效果更佳。0.5g/L 藻粉添加到pH 5.0且25 ℃的Pb 溶 2+ 2+ 液中吸附效果最佳，而Cd 的最佳吸附条件除pH 为7.0 外其余同Pb 。四种藻 粉在Pb2+和Cd2+单一溶液中的吸附遵循伪二级动力学模型，Langmuir 等温线模 2+ 2+ 型能很好得描述四种藻粉对Pb 的吸附，对于Cd 来说，除Op 与Freundlich 等 温线模型吻合度最高外，其余三种藻粉用Langmuir 等温线模型拟合效果更好。 Pb2+ Q V>Vp>Op>O 通过模型计算的四种藻粉对 的最大吸附量 大小排序为： ， m 2+ 而Cd 的排序则为Op>O>Vp>V。 2+ 2+ 2+ 2+ (2) 在Pb 和Cd 二元体系中，四种藻粉对Pb 与Cd 的最佳吸附条件为 0.5g/L pH 5.0 25 投加量、溶液 及温度 ℃。由于存在竞争吸附，与单一体系相比， 2+ 2+ 二元体系中四种藻粉对Pb 和Cd 的吸附能力均有所下降，且溶液初始浓度高于 2+ 2+ 2+ 2+ 10mg/L 时，Pb 存在下Cd 的吸附减少量大于Cd 存在下Pb 的吸附减少量。 Q /Q