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摘要：重金屬污染是危害最大的環(huán)境污染問題之一。鎘是毒性較大的重金屬,環(huán)保法規(guī)定其為一類污染物。電鍍是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一,一般電鍍廠的含鎘廢水在處理前鎘的濃度都遠(yuǎn)高于國家制定的排放標(biāo)準(zhǔn)。因而,電鍍廢水中鎘的去除尤為重要。利用微生物吸附鎘等重金屬離子具有許多優(yōu)點(diǎn),例如：吸附速度快;在低濃度下,金屬可以被選擇性去除;處理效率高;pH值和溫度條件范圍寬;投資少,運(yùn)行費(fèi)用低;可有效地回收一些貴重金屬等。近年來,對(duì)于采用生物吸附法去除廢水中重金屬離子,國內(nèi)外專家學(xué)者開展了較為廣泛的研究。
本研究以廢啤酒酵母、溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽胞桿菌和枯草芽胞桿菌為吸附劑,以電鍍廠含鎘電鍍廢水為處理對(duì)象,采用沉淀法或浮選法實(shí)現(xiàn)固液分離,達(dá)到除鎘的目的。本文研究了微生物形態(tài)與性質(zhì),對(duì)廢啤酒酵母、溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽孢桿菌及枯草芽胞桿菌的染色特征和掃描電子顯微鏡形貌以及透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,測試了它們的荷電特性、細(xì)胞壁組成及特征官能團(tuán)。研究發(fā)現(xiàn),它們各自的表面化學(xué)特性對(duì)其吸附過程產(chǎn)生不同的影響。
本文研究了電鍍廢水的相關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)及主要成分的存在狀態(tài);研究了廢水pH值、吸附劑用量、吸附時(shí)間、吸附溫度、攪拌速度電鍍廢水中鎘吸附效果的影響;研究了廢啤酒酵母水洗前后不同沉降時(shí)間的沉淀效果;研究了以溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽孢桿菌及枯草芽胞桿菌為吸附劑時(shí),不同pH值及捕收劑用量對(duì)微生物吸附-浮選除鎘效果的影響。依據(jù)動(dòng)電電位、微生物表面荷電狀態(tài)、紅外光譜、掃描電子顯微鏡、光電子能譜等測試結(jié)果,探索了微生物吸附劑的作用機(jī)理。 研究結(jié)果表明,4種吸附劑對(duì)該電鍍廢水中鎘均具有較好的吸附效果。廢啤酒酵母經(jīng)簡單水洗處理后,在常規(guī)條件下,對(duì)電鍍廢水中鎘的吸附率為96.18%,其它三種吸附劑對(duì)電鍍廢水中鎘的吸附率均在92%以上。研究所用廢啤酒酵母具有較好的沉淀性能,采用吸附-沉淀法去除電鍍廢水的鎘,能獲得較好的吸附及固液分離指標(biāo)。在電鍍廢水中鎘濃度約為26mg/L、水洗廢啤酒酵母菌用量為11.4g/L、pH為7、室溫(約18℃)、生物吸附時(shí)間為30min的條件下,自然沉降3.5h,鎘去除率達(dá)96%以上。以溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽孢桿菌及枯草芽胞桿菌為吸附劑時(shí),采用浮選法進(jìn)行固液分離,在電鍍廢水中鎘濃度約為26mg/L、枯草芽胞桿菌用量為10g/L(濕重)、pH為7、室溫(約25℃)、生物吸附時(shí)間為10min的條件下,以二正丁胺為捕收劑,在用量為4×10-4mol/L時(shí),鎘去除率達(dá)到76%。以水洗廢啤酒酵母為吸附劑,采用吸附-沉淀法對(duì)該電鍍廢水中鎘的去除效果明顯好于以溝戈登氏菌、膠質(zhì)芽孢桿菌及枯草芽胞桿菌為吸附劑,采用吸附-浮選法,對(duì)該電鍍廢水中鎘的去除效果。加之,廢啤酒酵母菌來源廣、價(jià)格低,比其它三種生物吸附劑具有更大的優(yōu)勢。 采用自制裝置,以水洗廢啤酒酵母為吸附劑,采用吸附-沉淀法進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)研究,在電鍍廢水中鎘濃度為26mg/L左右、水洗廢啤酒酵母菌用量為40g/L(濕重)、pH為7、室溫(約25℃)、生物吸附時(shí)間為30min的條件下,自然沉降4h,鎘去除率達(dá)94%以上;進(jìn)行的小型連續(xù)試驗(yàn)的結(jié)果表明,當(dāng)廢水給入速度為10.8mL/min、40mL/min、167mL/min時(shí),水洗廢啤酒酵母對(duì)電鍍廢水中鎘的吸附率分別為98.43%、96.46%和86.86%。
