聚乙烯醇-海藻酸钠固定化活性污泥微球的制备及对重金属铅的吸附

1、广东微元素科学GUANCDONC WEIUANG YUANSU KEXUE第18建第2期2011 年文章编号：1006 - 446X (2011) 02 - 0066 - 05聚乙烯醇-海藻酸钠固定化活性污泥微球的制备及对重金属铅的吸附孙哲滕丽华(浙江万里学院生物与环境学院，浙江宁波315100)摘 要：分别以海藻酸钠和聚乙烯醇包埋活性污泥.以小球强度、粒径大小、成球难易为指标， 定性确定包埋条件，以最佳包埋条件下制备的活性污泥固定化微球为吸附剂进行重金属铅溶液的 吸附实验，研究了吸附条件对吸附效果的影响。结果表明，吸附平衡时间120 min； pH对吸附效 果形响较大，pH 7时吸附效果最佳

2、；是佳温度选择30弋。关键词：固定化；铅离子；微球中图分类号：X 703 文献标识码：A固定化微生物技术具有微生物密度高、反应速度快、产物分离容易、反应过程控制容易等优 点(一)。这些突岀优点使其在废水处理中受到重视，特别是在重金属废水处理中的应用4_5 目前虽已取得了很大的进展，但仍处于实验研究阶段，要将其在废水处理中实现工业化、规模 化，除了在菌种和反应器开发方面需进一步研究之外，开发性能稳定、遏度髙、费用低、成型容 易、成型效果好的固定化载体也十分必要。聚乙烯醇具有许多优点，是一种较理想的载体，但作 为包埋剂存在制备包埋小球困难的问题。海藻酸钠具有无毒、不易被微生物降解等特性，是一种 理

3、想的微生物固定化的载体，但在有机溶液或含有Mg2 K等阳离子溶液中不稳定、易破碎和 溶解。本文将聚乙烯醇与海藻酸钠联合作为微生物固定化包埋材料，以氯化钙和饱和硼酸的混合 溶液作为成型剂包埋活性污泥粉末制备固定化活性污泥微球，以微球强度、粒径大小、成球难易 为指标确定包埋条件，并以在最优包埋条件下制备的微球来进行对水溶液中重金属铅离子的吸附 实验，为固定化微生物技术处理水体重金属污染提供参考。1材料与方法1.1采样及预处理固定化活性污泥采用某污水处理厂曝气池的浓缩污泥，即活性污泥，是由微生物群体及它们 所依附的有机物质和无机物质的总称。将样品带回实验室后于烘箱中烘干，然后用研钵研磨成粉 末，过筛

4、后备用。12固定化方法将一定质就的聚乙烯醇和海藻酸钠加人到100 niL蒸他水中水浴加热溶解，冷却至空温后再收稿日期：2010-12-20墓金项目：宁波市科学技术局项冃(20I0A6I0093)通讯作者：滕朋华，博士，別教授，研究方向：水污染治理。E-mail： tlh_98 加入一定质量的活性污泥粉末，混匀后通过滴定管将混合液匀速滴入至含饱和硼酸和氯化钙的成 型液中，成型24h。制备过程中分别改变成型剂pH、氯化钙含量及聚乙烯醇与海藻酸钠的比例 来考察制备条件对成球效果的影响。1.3重金属铅溶液的配制分析天平称1.597 9 g硝酸铅粉末于干净的烧杯中，加入蒸您水搅拌溶解，再用玻璃棒引流 定

5、容至1 L容量瓶中，此时重金属铅质童浓度为100 mg/Lo将其存放备用。1.4固定化活性污泥微球对重金属铅的吸附分别称取一定量的固定化微球于锥形瓶中，加入一定含量和体积的重金属“溶液，室温下 吸附一定时间。吸附前后的溶液中重金属离子含量以原子吸收分光光度法测定。实验中分别改变 吸附液温度、pH值及吸附时间，考察吸附条件对吸附效果影响。2结果与讨论2.1固定化微球包埋条件优化2.1.1成型液pH对成球效果的影响 在氯化钙含量及聚乙烯醇与海漢酸钠比例一定的条件下 改变氯化钙和硼酸混合溶液的pH,制备固定化活性污泥微球，实验结果如表1所示。XI不同成型液pH下固定化微球成球现象pH现 象 6.0固

6、定化微球相对较大，形状不是很圆，溶液澄清，无小球漂浮6.5 固定化微球相对较小，形状大小不一，有个别小球漂浮于液面7.0固定化微球相对较小，形状规则性优于前两者，有一定的硬度&0固定化微球与pH为7.0时相当，但球的硬度小，有小球漂浮于液面&5固定化微球难以成型，成型小球漂浮于液面，溶液浑浊由表1可见，随着成型液pH的升高，微球成型越困难，小球越易破碎，甚至无法成型，成 型液适宜pH为中性范围。2.1.2氯化钙含量对成球效果的影响 在成型液pH为7、聚乙烯醇与海藻酸钠比例一定的条件 下改变氯化钙含疑，制备固定化活性污泥微球，实验结果如表2所示。表2不同氯化钙质分数下固定化微球成

7、球现象 氯化钙质粧分数/%现 象1.0固定化微球大小不一，液面漂浮一层破碎的小球1.5 固定化微球大小几乎一致2.0固定化微球成型规则，粒径小，溶液清晰2.5 有些液滴成型困难.即使成型后也极易破碎3.0成型困难.溶液浑浊68广东微元素科学GUANGDONG WEIUANG YUANSU KEXUE第18卷第2期2011 年由表2可见，当氯化钙含录较低时.固定化微 球规则性差，当氯化钙含量提高到一定程度时，成 型困难。本实验确定当氯化钙含莹为2%时成球效 果最理想，此时制备的固定化微球，小球直径在3 4 mm左右.如图1所示。2.1.3聚乙烯醇与海篠酸钠比例对成球效果影响 在成型液pH为7、氯

8、化钙含量为2%时，改变聚 乙烯醇与海藻酸讷的比例制备固定化活性污泥微 球，实验结果如表3所示。图1氯化钙含为2%时制备 的因定化活性污泥微球«3不同聚乙烯醇与海漠酸钠比例下固定化微球成球观彖叭聚乙烯醉）/%吠海練酸钠）/%现彖60.5成球性较好，微球粒径较小，但微球较软61.0成球性较好，形状规则，微球具有一定的硕度61.5成球性一般，但微球粘连成一片，微球具有一定的硬度80.5成球性稍差，微球粒径大，微球貝有一定的便度81.0成球性稍差，微球大小不规则81.5成球性较差，部分小球有粘连，微球弹性差100.5成球性较差，有拖尾，成蝌蚪形状101.0成球性较差，拖尾现象稍严蛋101.5

9、操作难，无法用针筒漓加成型成型通过上述制备条件实验得出固定化活性污泥微球最佳制备条件为：成型液pH为7.0 液中氯化钙含量为2%,聚乙烯醇含量为6%,海藻酸钠含量为1%。(L営)竄S密图2固定化微球吸附时间对Pb吸附的影响2.2固定化活性污泥微球对重金属铅的吸附 2.2.1吸附时间对吸附效果的影响取最佳 制备条件下制备的活性污泥微球2 g,在铅质 量浓度为lOOmg/L、溶液pH为7、室温下进 行吸附时间对吸附效果的影响实验。实验结果 如图2所示。由图2可知，吸附过程可分为快速和慢速 两个阶段，在被吸附的前30 min内，吸附量 迅速增大，在90 min后吸附速率显著变慢, 达到120 min

10、时吸附量几乎不再随吸附时间改变说明达到吸附平衡。2.2.2成型液pH对吸附效果的影响 取最佳制备条件下制备的活性污泥微球2 g,在铅质量浓 度为100 mg/L.室温下改变溶液pH,控制吸附时间为2 h,得到不同溶液pH对铅离子吸附锻的 影响曲线，如下图3所示。由图3可知.随着pH升高，吸附虽逐渐上升，pH为7时，达最大吸附最为0.544 m/g, 之后吸附it有所下降.推测原因为pH为7时微生物活性较高，吸附性强。2.2.3成型液温度对吸附效果的影响 取最佳制备条件下制备的活性污泥微球2 g,在铅质量浓 度为100mg/L、溶液pH为7,改变成型液温度，控制吸附时间为2 h,得到成型液温度对

11、铅离 子吸附量的影响曲线，如图4所示。图3成型液pH对Pb吸附的影响0.60.30.20.10300.50.420图4成型液吸附温度对吸附效果的影响 70 广东微元素科学GUANGDONG WEIUANG YUANSU KEXUE第18卷第2期2011 年由图4可知，成型液温度对吸附效果影响不显著.相对在30七时吸附量较大，形成这一现 象原因推测为微生物经过固定化后，反应传质阻力增大，提高反应的温度，离子扩散运动速度加 快，有利于离子交换过程的进行和平衡的移动，当温度大于30乜时，傲生物活性受到抑制吸附 量下降。2.2.4铅质浓度对吸附效果的影响 取最佳制备条件下制备的活性污泥微球2 g,在溶

12、液pH 为7,温度为30兀，改变溶液中铅离子质量浓度，控制吸附时间为2 h得到铅离子质量浓度对吸 附量的影响曲线，如图5所示。由图5可知，在本实验所研究的铅离子质量浓度范围内，随着铅离子质量浓度的增大，吸附 量增大；但图6表明，随着铅离子质量浓度的增大，铅离子的去除率降低；因此，从去除率和吸 附量两方面综合考虑，铅离子质量浓度小于150 mg/L为宜。图5铅离子初始质浓度对吸附效果的影响P 砒(Pb)/(mgl/)图6铅藹子初始质浓度对去除率的影响 # 广东微元素科学GUANGDONG WEIL1ANG YUANSU KEXUE第18卷第2期2011 年3结论(1) 以聚乙烯醇与海藻酸钠联合作

13、为固定化活性污泥包埋材料，当成型液pH为7.0,成型 液中氯化钙含量为2%,聚乙烯醇含蜀为6%,海藻酸钠含量为1%时，固定化微球成球效果较 好。(2) 固定化活性污泥微球对重金属铅的最佳吸附条件为：吸附平衡时间120 min,吸附液温 度30 r,吸附液pH为7,铅离子初始质量浓度小于150 mg/L为宜，但不宜过低。参考文献：1 张借.段连生.傲生物固定化技术在废水处理中应用的研究进展J.湖北第二师范学院学报.2009. 26 (2)： 39-402 王玉建，李红玉.固定化微生物庄废水处理中的研究及进展J.生物技术，2006, 16 (1)： 94-96.3 肖亦，钟飞，潘献晓，等.固定化微

14、生物技术在废水处理中的应用研究进展J.环境科学与管理，2009, 34 (6)： 82-844 朱映川，刘雯，周遗品，等.水体重金属污染现状及其治理方法研究进展J.广东农业科学，2008 (8)： 143.5 徐雪芹，李小明，杨麒，等.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用J.环境污染治理技术 与设备，2006 , 7 ( 7)； 99-100Preparation of Active Sludge Particle with Polyvinyl Alcohol andSodium Alginate and Their Adsorption to Heavy Metal PbSUN Zh

15、e, TENG Lihua(College of Biological and Environmental Science of Zhejiang Wanli Universityt Ningbo 315100, China)Abstract: The immobilized activated sludge particles were prepared using sodium alginate and polyvinyl alcohol as imbedding agent. The optimal conditions were chosen in terms of the mecha

16、nical stability t particle size, and the level of difficulty for forming particles The eflect of adsorption for the particles prepared under the optimal conditions on the lead ion was studied The results showed that the optimum conditions for the adsorption of the activeed sludge to lead ion were: t

17、he time for adsorption equilibrium of 120 min, the pH value of 7 and the adsorption temperature of 30C.Key words： immobilization； lead ion； particle 71 聚乙烯醇-海藻酸钠固定化活性污泥微球的制备及对重金属铅Ltd无钛鏈摊的吸附作者：孙哲， 滕丽华，SUN Zhe TENG Lihua作者单位：浙江万里学院生物与环境学院浙江，宁波,315100刊名：广东微量元素科学英文刊名：GUANGDONG TRACE ELEMENTS SCIENCE年，卷(

18、期): 被引用次数：2011,18(2)1次参考文献(5条)1. 张蕾.段连生微生物固定化技术在废水处理中应用的研究进展期刊论文-湖北第二师范学院学报2009(02)2. 王玉建.李红玉固定化微生物在废水处理中的研究及进展期刊论文-生物技术2006(01)3. 肖亦.钟飞.潘献晓 固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展期刊论文-环境科学与管理2009(06)4. 朱映川.刘雯.周遗品 水体重金属污染现状及其治理方法研究进展期刊论文-广东农业科学2008(08)5. 徐雪芹.李小明.杨麒固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用期刊论文-环境污染治理技术与设备2006(07)本文读者也读过

19、10条)1. 党亚丽中性蛋白酶和乳酸菌固定化及其对干酪促熟效果的研究学位论文20052. 王娜.朱启忠.任延刚.张瑞景.WANG NZHU Qi-zhong. REN Yan-gang ZHANG Rui-jing海藻酸钠固定化木聚糖酶 的研究期刊论文-北方园艺2009(5)3. 谈珺珺.汪莉.张彩云.吴鸿飞.鲁传华.TAN Jun-jun . WANG LiZHANG Cai-yun Wu HONG-fei Lu Chuan-huaFe3O4交联PV复合微球的制备与表征期刊论文-合成化学2008,16(1)4. 赵林果.李丽娟.王平.余世袁.ZHAO Lin-guo. LI Li-juan . WANG PingYU Shi-yuan海藻酸钠固定化B