微生物絮凝劑QM-1的重金屬廢水吸附性能分析

溫詠蘭

（貴州工業職業技術學院，貴州貴陽 550008）

重金屬廢水屬于一種工業廢水，其不僅會對環境造成污染，而且會對人類的健康造成嚴重危害。絮凝劑對重金屬廢水的處理是通過將重金屬廢水中的重金屬離子進行轉移到絮凝劑中，從而改善水質[1]。而微生物絮凝劑在處理重金屬廢水中有著重要作用，因此加強對該項內容的研究與分析有著重要意義。

1 微生物絮凝劑在重金屬廢水處理中的應用

重金屬廢水的大量排放，不僅會對環境和人類健康造成巨大危害，而且會導致稀有的重金屬流失，造成能源的浪費。因此，在綜合考慮環境效益和生態效益的基礎上，選用生態友好型微生物絮凝劑處理重金屬廢水，通過微生物絮凝劑對重金屬離子的吸附性，實現重金屬廢水的處理，但是從實際情況來看，微生物絮凝劑的應用還面臨許多困難[2]。QM-1是一種培養出現的真菌，不同微生物產生的絮凝劑在發酵液中的分布是不同的，有的附著在細胞表面，有的游離于發酵液中。通過測定發酵液、上清液和菌絲體的絮凝率，判斷絮凝產物是胞內產物還是胞外產物或者是菌體本身，從而分析微生物絮凝劑QM-1對廢水中重金屬離子的吸附性能。

2 試驗方法

2.1 常用試劑

（1）配制多種金屬儲備液（100mg/L）。準確量取一定量的基準物，然后將其倒入到容積為50mL的燒杯中，將燒杯中加水，當基準物完全溶解后，將燒杯中的溶液轉入到1000mL容量瓶中，加水對溶液進行稀釋，當溶液達到指定的刻度后，將溶液搖勻，再轉入到儲備瓶中，溶液中重金屬濃度為100mg/L。

（2）配制二苯碳酰二肼溶液（DPCI）。將0.2g的DPCI加入50mL的丙酮中，然后將溶液加水，將溶液稀釋到100mL，攪拌均勻后，將溶液轉移到棕色瓶中，放置在冰箱中保存。

（3）硫酸與磷酸的配制。兩種酸的配制方式相同，利用量筒取50mL的酸倒入燒杯中，然后向燒杯中緩慢的加入蒸餾水，直到被稀釋到100mL位置。需要注意的是，在整個實驗過程中，但凡涉及對容器中液體的容積讀數時，都必須平視，不得仰視或者俯視，以免讀數存在誤差，對試驗結果造成影響[3]。

2.2 測定吸附率

向試管中加入5mL的模擬重金屬廢水和QM-1，然后將其放入到恒溫振蕩培養箱中進行振蕩吸附、過液，通過離心操作后，取試管上面清液2mL，然后將其轉移至比色管中，定容50mL，顯色劑反應后于各重金屬離子特征吸收峰波長處，用1cm比色皿，利用空白進行參比，完成對吸光度的測定[4]。

2.3 重金屬單因子吸附試驗

在重金屬單因子吸附試驗過程中，考慮的變量分別為QM-1的具體添加量、吸附時間、pH值、吸附溫度，確定各項變量的最佳值，從而實現對重金屬廢水的科學處理。

3 結果與分析

3.1 吸附重金屬試驗結果

吸附試驗過程中，重金屬廢水的濃度為50mg/L，pH=7.0，廢液量為5mL，采用5mL的QM-1溶液完成相應的吸附試驗，溶液對Zn2+、Cu2+、Cr6+、Cd2+，Hg2+, Cr3+的吸附率見圖1。

圖1 QM-1溶液對Zn2+、Cu2+、Cr6+、Cd2+， Hg2+, Cr3+的吸附率占比

通過圖1 中的數據看出，QM-1溶液對的Cr6+吸附作用最強，因此針對Cr6+的吸附作用進行重點分析。

3.2 Cr6+吸附單因子結果

3.2.1 重金屬廢水濃度對Cr6+吸附率的影響

模擬pH7.0的5mL的重金屬廢水過程中，分別在 Cr6+的濃度為 2、6、10、30、40、50mg/L的情況下進行，分別向不同濃度的Cr6+重金屬廢水中加入5mLQM-1，然后在恒溫25℃的情況下進行振蕩過夜，完成吸附試驗，得出的Cr6+濃度對吸附效果的影響結果見圖2。

圖2 Cr6+濃度對吸附效果的影響

通過圖2的數據可以發現，隨著Cr6+濃度的增加，吸附率呈先上升再下降趨勢，并且在Cr6+濃度為10mg/L時，吸附效果最佳。

3.2.2 QM-1添加量對Cr6+吸附率的影響

在其他條件完全相同的情況下，向Cr6+濃度為10mg/L的溶液中，分別加入1.0、2.0、3.0、4.0mL和5.0mL的 QM-1，在該情況下展開吸附試驗，試驗結果見圖3。

圖3 QM-1添加量對吸附率的影響

通過圖3中的數據可以發現，在QM-1添加量小于4.0mL時，隨著QM-1添加量的增加，吸附率呈快速上升趨，并且在QM-1添加量為4.0mL時，吸附率達到最大；在QM-1添加量達到4.0mL以后，隨著QM-1添加量的增加，吸附率趨于穩定，沒有在出現明顯變化[5]。

3.2.3 pH對吸附效果的影響

在其他條件相同的情況下，分別在體系的pH為3.0、7.0、9.0、11.0的情況下進行吸附試驗，吸附效果見圖4。

圖4 pH對吸附效果的影響

通過圖4中的數據可以看出，系統在偏酸情況下，吸附率較高，在pH7.0時，吸附率最好，當pH＞9.0時，吸附率迅速下降，造成該現象的原因是pH值對絮凝劑的帶電狀態和中和電荷能力有著直接聯系。

3.2.4 反應時間對吸附率的影響

在其他條件都相同的情況下，反應時間分別為0、3、6、9 h和12h進行吸附試驗，試驗結果見圖5。

圖5 反應時間對應的吸附率變化情況

通過圖5中的數據可以看出，在0～3h內，吸附率增加較快，3～9h吸附率的增加相對緩慢，9～12h吸附幾乎達到了飽和。

3.2.5 反應溫度對吸附率的影響

在其他條件相同的情況下，分別在25、35、45℃環境下進行吸附試驗，試驗結果如圖6所示。

通過圖6可以看出，吸附效果理想程度依次為45℃、35℃、25℃，不同溫度下，吸附拐點分別出現在2h、4h、5h處，在45℃和35℃情況下，吸附率都可以達到95.3%，而在25℃環境下，吸附率達不到95.3%。由此可見，反應溫度會對絮凝劑與重金屬的離子結合造成影響。

圖6 反應溫度對吸附率的影響

4 結論

（1）QM-1對銅、鋅、鉻都有著一定吸附效果，其對Cr6+的吸附效果最佳；（2）當模擬重金屬離子廢水中Cr6+濃度為10mg/L，加入4.0mL的QM-1，在pH=7.0時，恒溫45℃反應吸附，振蕩過夜，得出QM-1對Cr6+的吸附效果最高可達到97.3%。

試驗可知，通過添加微生物絮凝劑QM-1來處理含鉻廢水，QM-1對Cr6+吸附率較高，在重金屬廢水處理中具有重要的實際應用價值，以期為重金屬離子廢水的處理提供理論和實驗依據。

[1]李揚杰,羅潔,龍國志.堿木素及其改性產物制備重金屬吸附劑的研究[J].環境科學與技術,2008,31(5):38-41.

[2]吳東東,汪航,樓韞璟,等.微生物絮凝劑QM-1的染料廢水脫色性能研究[J].浙江樹人大學學報(自然科學版),2015,15(4):21-25.

[3]顧杭君,邱玲玉,胡英杰,等.QM-1代謝產物絮凝條件優化及抗氧化性研究[J].浙江樹人大學學報(自然科學版),2015,15(2):28-33.

[4]廖莉莉,郁杭炳,陳浙戎,等.絮凝微生物QM-1碳源走勢及產多糖條件優化[J].浙江樹人大學學報(自然科學版),2014,14(2):25-29,65.

[5]宋京津,李科林.微生物絮凝劑在重金屬廢水處理方面的研究進展[J].精細化工中間體,2011,41(2):14-16.