凹土基組合生物濾料處理廢水中Pb2+的應用研究

湯華

摘 要：利用制備凹土基組合生物濾料去除廢水中的Pb2+。實驗結果表明，凹土基組合生物濾料中凹土含量越高，對金屬離子的吸附性越強，當溫度為20℃，DO為3mg/L時，對初始濃度為3.552mg/L的Pb2+的去除效果最高可達到90.18%。

關鍵詞：凹土；組合生物濾料；重金屬

凹土為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，在其結構中存在晶格置換，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀，對重金屬有特殊的吸附能力。通過使用凹土基濾料，可以很好的應用在重金屬廢水的處理中，更多的凹土可以增加其對重金屬離子的處理效率。凹凸棒土分子呈棒狀結構，很難形成大的微生物立體化定植孔徑，限制了凹凸棒土作為固定化微生物載體的應用；而聚氨酯材料成型工藝簡便，同時它具有豐富的孔結構，為微生物提供了增殖空間，是一種性能優異的固定化微生物載體，利用這樣的凹土基組合生物濾料可以處理廢水中的重金屬離子。

1 凹土基組合生物濾料的制備

（1）將凹土和水依重量比3：1混合，利用模具制成直徑20mm、高度20mm、壁厚1mm的空心環柱體，在450℃的馬弗爐內灼燒1h，制得空心環柱體的凹土基支架。

（2）稱取4.5組分的凹土，再取70組分的聚醚，將稱取的凹土加入聚醚中攪拌，再用攪拌機快速攪拌1.5小時。制作催化劑：依次加入：2.7組分水，1組分硅油，1組分三乙烯二胺，1.2組分辛酸亞錫，0.35組分二氯甲烷，充分搖勻獲得。稱取31組分TDI。將催化劑和TDI加入快速攪拌中的凹土與聚醚混合物中，再快速攪拌15分鐘。攪拌好后倒數30秒，將混合物倒入放有凹土支架的容器中發泡，發泡成型后放入67℃水浴鍋中水浴加熱2小時。

（3）將制備好的凹土基聚氨酯濾料載體取出洗凈切割整齊（10×10×10mm）以備固定微生物。

2重金屬廢水Pb2+和COD的處理效果

Pb2+模擬水樣的制備：投加一定量的Pb2+和生活污水于1000mL的燒杯中，加去離子水至1000mL，便可得到Pb2+模擬水樣。

當溫度為20℃，DO為3mg/L，CODcr為1260mg/L時，對Pb2+初始濃度為3.552mg/L的處理效果如圖1所示。

當Pb2+初始濃度為3.552mg/L，105min濃度為0.349mg/L，去除效率為90.18%，CODcr初始值為1260mg/L，105min CODcr值為400mg/L，去除率為68.25%。

Pb2+濃度較低時，前30min呈線性下降，此時是凹土與微生物協同作用處理重金屬離子，凹土吸附性強，處理快，效果明顯，但達到飽和值后便不再吸附，之后，下降趨勢降低，平緩下降，直到第75min時，此時為異養微生物占主導作用，處理模擬水樣中的Pb2+，在第105min時，重金屬離子濃度出現波動，主要因為此時模擬水樣中有機物和膠體沉積在生物膜表面，重金屬離子沉積過多，異養微生物受毒性及碳源的影響，對Pb2+的處理能力降低，Pb2+濃度達到平衡。

3 重金屬離子沖擊負荷對去除效率的影響

當初始的Pb2+濃度分別為3.552，8.361和13.132mg/L時，Pb2+的去除效率分別為90.18%，61.84%和43.45%。因此，在相同條件下，金屬離子的去除效率隨初始離子濃度的升高而降低，這是由于模擬水樣中重金屬離子濃度過高，有機物和膠體在生物膜膜面上沉積，部分鹽類的濃度超過其溶度積也會在膜面上沉淀，膜面上發生沉淀或結垢后，影響生物膜對廢水中Pb2+的吸附作用。

4 結束語

在常溫20℃，DO：3mg/L時，組合濾料對初始濃度為3.552mg/L的Pb2+的去除效果最高可達到90.18%，凹土基組合生物濾料對廢水中Pb2+的去除性能對于微污染水源處理有著較高的實際應用價值。

參考文獻

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