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重金屬廢水處理生物吸附技術

文章出處:未知發表時間:2023-06-09 14:16:07

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重金屬廢水成分復雜,且毒性較大,若不經處理直接排放會影響動植物及人類的健康。目前,重金屬廢水處理的方法大致可以分為三大類:(1)化學法;(2)物理處理法;(3)生物處理法。下面,江蘇銘盛環境為您介紹生物吸附法在重金屬廢水處理中的應用。

生物吸附法又稱接觸穩定法或吸附再生法。生物吸附作為一個新工藝可以用于含重金屬的工業污水的處理。生物吸附法的基本原理是利用微生物具有像離子交換樹脂一樣的離子交換特性,用于吸附廢水中的重金屬鎘。目前已有人用細菌、真菌、海藻等處理含鎘廢水,效果良好。其中,由于海藻資源豐富,且容易收集,使其在污水處理的環境應用方面有特殊的競爭優勢。值得注意的是,生物吸附鎘等重金屬離子后需要脫附再生才可循環使用,且據研究顯示,目前使用的脫附劑主要強酸、金屬鹽、絡合物等。

1、生物吸附機理

根據在溶液中脫除金屬的方式不同,生物吸附有以下幾種機理:

1)靜電吸引。

通過溶液中離子和細胞壁間的靜電作用而發生生物吸附,將陽離子吸附到帶負電荷的功能基團上。

2)離子交換。

重金屬離子與細胞物質具有較強的結合能力,菌體表面的一般金屬離子被結合能力更強的重金屬離子代替。

3)配合作用。

在微生物表面,含有能和金屬離子發生反應的各種活性基團,能與金屬離子發生鰲合或絡合作用。

4)細胞轉化。

微生物轉化作用與代謝和酶有關。具體指通過微生物體內物質將氧化態重金屬離子還原為無毒性的沉淀。

5)細胞吸收。

細胞吸收有主動吸收(活體細胞通過傳輸和沉積兩個過程的主動吸收)和被動吸附(細胞表面覆蓋的胞外多糖等基團以及胞內化學基團與金屬的結合)兩種形式。主動吸收一般只對特定元素起作用,且速度較慢。被動吸附速度較快,與生物活性無關,是微生物處理重金屬廢水的主要吸收方式。

6)無機微沉淀。

指金屬在細胞壁或細胞內形成無機沉淀物的過程。

2、影響重金屬生物吸附的因素

影響微生物吸附的因素很多,有pH值、光、溫度、金屬離子濃度和共存離子等。

1pH值。

pH值是重要因素,在一定范圍內,吸附量隨pH值的升高而增大。

2)溫度。

溫度影響不如pH值那樣明顯,但過高或過低的溫度都會使吸附量有所降低。

3)共存離子。

共存離子由于與主要離子競爭細胞上有限的帶負電荷的基團,因此大多其他共存離子會使吸附量減少。

4)微生物吸附劑的預處理。

為了不同程度改變微生物吸附劑的吸附能力,對微生物吸附劑進行一些物理、化學預處理的過程。

3、固液分離技術

固液分離技術指使生物相和溶液能方便、快捷的分離技術。主要有微生物的固定化及吸附完成后的固液分離。

1)微生物的固定化。

指采用化學或物理方法,如包埋法、交聯法、吸附法載體結合法以及無載體固定化等,將微生物固定于限定的空間區域內,使其保持活性并使用。

2)吸附完成后的固液分離。

指在微生物吸附完廢水中重金屬離子后,采用一定的方法將微生物與被處理后廢水分離的過程。研究顯示,吸附浮選法是一種有效的固液分離方法。如劉振揚等[2]用啤酒酵母在處理含鎘廢水中實現了固液分離。

4、總結

重金屬廢水的生物吸附過程是一個固液接觸的過程。與傳統的物理化學法相比,重金屬廢水生物法操作簡單,能耗少,成本低,效率高,且沒有二次污染。電鍍廢水去除機理往往因菌種的不同而不同,主要機理有無機微沉淀機理、氧化還原機理、表面絡合機理及離子交換機理等。其中,無機微沉淀指重金屬離子經晶核作用,在細胞壁上或細胞內沉淀下來;氧化還原機理指重金屬離子通過生物體的生理代謝發生氧化還原反應而被去除;表面絡合機理指生物細胞壁組成物質多糖中的氮、氧等原子能與重金屬離子配位相結合從而被去除;離子交換機理利用一般重金屬離子與細胞質具有很強的結合能力而被去除。

 


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