第４ｏ卷第５期 ２０１２年３月 广州化工 Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．５ Ｍａｒｃｈ．２Ｏ１２ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 浒苔对含铅废水的生物吸附研究 陈小梅 ，张迅捷 ，甘纯玑 ，杨清霞 ，曾春玲 （１福建华南女子职业学院，福建福州３５０００７；２福建农林大学，福建福州３５０００２） 摘 要：将浒苔作为生物吸附剂，研究浒苔与废水中Ｐｂ 离子的吸附关系及影响因素。结果表明：浒苔对Ｐｂ 离子有较强的 吸附能力。当溶液的ｐＨ值为４．０，按照１．０ ｇ／Ｌ的浒苔藻粉用量，吸附时间２１０ ｍｉｎ时，处理浓度为４０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ 溶液，就可使单 位藻类的吸附效率达８８．９％。 关键词：浒苔；生物吸附；铅 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１２）０５—００８２—０３ Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｂ ｂｙ Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａ ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ—ｍｅｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｎ一 ，ＧＡＮ Ｃｈｕｎ—ｊｉ ，ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇ—ｘｉａ ，ＺＥＮＧ Ｃｈｕｎ—ｌｉｎｇ （１ Ｆｕｊｉａｎ Ｈｕａｎａｎ Ｗｏｍｅｎ’Ｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｆｕｊｉａｎ Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００７； ２ ＦｕＪｉａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａ ａｎｄ Ｐｂ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａ ｈａｄ ｈｉｇｈ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ Ｐｂ ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ ｅｆｆｉ． ｃｉｅｎｃｙ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ８８．９％ｗｈｅｎ ｐＨ ｗａｓ ４．０．ａｎｄ ｔｈｅ １．０ ｇ Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａ ａｄｓｏｒｂｅｄ ｔｈｅ １ Ｌ ｌｉｑｕｏｒ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ Ｐｂ ０ｆ４０ ｍｇ／Ｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ Ｐｒｏｌｉｆｅｒａ；ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｐｌｕｍｂｕｍ 随着工业的迅速发展，重金属废水对人体和环境的危害越 疗器械厂；原子吸收分光光度计（ＴＡＳ一９９０），北京普析通用仪器 来越严重，如何有效地去除工业废水中存在的重金属离子成为 公司。 人们关注的热点。近年来，利用藻类吸附废水中的重金属离子 主要试剂：Ｐｂ（ＮＯ ）：、ＨＮＯ 、ＮａＯＨ等，均为分析纯；溶液均 的生物吸附技术日益成熟。研究表明，藻类能富集许多重金属 用去离子水配制。 离子【】 Ｊ，与其它生物吸附方法相比，藻类植物来源广泛、吸附 １．２实验方法 作用快，可选择性去除一般方法不易去除的低浓度重金属 Ｊ， 配制不同浓度的Ｐｂ“溶液，用０．１ ｍｏｌ／Ｌ的ＨＮＯ，或ＮａＯＨ 对水体重金属污染的修复具有较好的应用前景和独特的环境生 态效益。 调节溶液的ｐＨ值，置于２５０ ｍＬ的锥形瓶中，分别加人一定量的 浒苔（Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａ ｐｒｏｌｉｆｅｒａ）为绿藻门、石莼目石莼科浒苔 浒苔，２５℃、１３０ ｒ／ｍｉｎ下振荡吸附一定时间后，过滤，取滤液用 属的藻类植物，在东南沿海一带分布广泛。近年来青岛沿海浒 原子吸收分光光度计测其残余的Ｐｂ“浓度。 苔的大规模繁殖造成的海区污染，引起了人们对如何充分有效 原子吸收分光光度计测试条件：铅空心阴级灯电流为 利用海藻资源的思索和研究。本文以浒苔为生物吸附剂，对其 ０．２ ｍＡ，吸收线波长为２８３．３ ｌｌｍ，狭缝宽０．４ ｎｍ；乙炔为燃气， 吸附废水中Ｐｂ“的吸附性能进行初步研究，探讨影响吸附条件 流量１２００ ｍＬ／ｍｉｎ，空气为助燃气，压力０．２２ ＭＰａ。 的各种因素如ｐＨ值、Ｐｂ 的初始浓度、吸附剂的用量、吸附时间 １．３吸附量和吸附率计算 等，同时对生物吸附的最佳条件进行研究，为大型海藻吸附重金 Ｐｂ 吸附量ｑ按以下公式计算： 属，修复污染水体的实际应用提供理论基础。 ， ，、 （ —Ｃ）×Ｖ ｑ ｍｇ／ｇ —— ＿ １ 实验材料与方法 式中：Ｃｏ——金属离子的初始浓度，ｍｇ／Ｌ Ｇ一吸附后金属离子的浓度，ｍｇ／Ｌ １．１主要仪器和试剂 吸附溶液体积，Ｌ 主要仪器设备：电子天平（ＦＡ２００４Ｎ），上海精密科学仪器有 一吸附剂用量，ｇ 限公司；离心机（ＴＤＬ一８０型），上海安亭科学仪器厂；精密ｐＨ计 Ｐｈ 吸附率按以下公式计算： （ＰＨＳ一３Ｃ型），上海雷磁仪器厂；恒温振荡器（ＣＨＡ—Ｓ），常州 国华电器有限公司；电热干燥箱（ＮＸＧ２０２一ＩＢ型），南京第一医 吸附率％： ×１００％ 基金项目：福建省教育厅Ａ类科技项目（ＪＡｌ１３４０）。 作者简介：陈小梅（１９７２一），女，副教授，主要从事食品营养与检测研究。 第４ｏ卷第５期 陈小梅等：浒苔对含铅废水的生物吸附研究 ８３ 式中：Ｃｎ——金属离子的初始浓度，ｍｇ／Ｌ ｃ——吸附后金属离子的浓度，ｍｇ／Ｌ 达到一定浓度时，吸附即达到饱和。当溶液浓度继续增加时，就 出现了吸附率反而降低的趋势。因此可用浒苔来吸附低浓度废 水中的Ｐｂ”离子。 ∞蚰２结果与讨论 ２．１ ｐＨ值对吸附率的影响 取初始浓度为５０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ 溶液１００ ｍＬ置于２５０ ｍＬ锥 形瓶中，调节溶液的ｐＨ值为１．０～６．０，分别加入０．１０ ｇ浒苔藻 粉，２５℃吸附３ ｈ，２０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ后，过滤，取滤液测定 ２．３ 吸附时间对吸附率的影响 取浓度为５０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ“溶液１００ ｍＬ置于２５０ ｍＬ锥形瓶 中，调节溶液的ｐＨ值为４．０，分别加入０．１０ ｇ浒苔藻粉，于 ２５ｏＣ、１３０ ｒ／ｍｉｎ下振荡吸附不同的时间，２０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｒａｉｎ 后，过滤，取滤液测定Ｐｂ 浓度。结果如图３所示，图中曲线经 Ｐｂ 浓度，结果如图１所示。 图１ ｐＨ值对吸附的影响 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ Ｏｉｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ 从图１可得，当ｐＨ值处在１．０—３．０之间时，曲线陡峭，吸 附率急剧上升，ｐＨ ３．０—４．０之间吸附率平缓增加，至ｐＨ ４．０时 达到最大吸附率为８１．８８％，随后在ｐＨ ４．０—６．０时浒苔藻粉对 Ｐｂ 的吸附率稍降低后趋于稳定。这反映出当溶液酸度较大 时，溶液中存在的Ｈ 与ｐｂ２ 竞争浒苔藻体细胞中有限的结合部 位，从而使浒苔对Ｐｂ 的吸附率下降 ，而随着溶液酸度的降 低，这种竞争作用明显减弱，则浒苔对Ｐｂ“的吸附率升高。故吸 附的最佳ｐＨ值为４．０。 ２．２ Ｐｂ“浓度对吸附的影响 取浓度为ｌ０、２０、３Ｏ、４Ｊ０、５０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ“溶液各１００ ｍＬ置 于２５０ ｍＬ锥形瓶中，调节溶液的ｐＨ值为４．０，分别加入０．１０ ｇ 浒苔藻粉，于２５℃、１３０ ｒ／ｒａｉｎ下振荡吸附３ ｈ，２０００ ｒ／ｍｉｎ离心 １０ ｒａｉｎ后，过滤，取滤液测定Ｐｂ“浓度。结果如图２所示。 ＋吸附量ｑ叫卜吸附率 ｆ 皇 溻 窭 删 壁 莲 零 铅离子浓度／（ｍｇ・Ｌ ） 图２浓度对吸附的影响 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ 由图２看出，随着初始铅离子浓度的升高，浒苔对铅离子的 吸附量也线性增大，但对金属离子的吸附率却明显下降，主要是 因为对一定量的吸附剂，吸附能力是相对固定的 ，当溶液浓度 三次多项式拟合而成。 冰 褂 袈 ０ ５０ １００ １５０ ２００ ２５０ ３００ ３５０ ４００ 吸附时间／ｒａｉｎ 图３ 吸附时间对吸附的影响 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｔｉｍｅ ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ 由图３可看出，将近７０％左右的吸附量在前３０ ｍｉｎ内完成， 特别是在前１０ ｍｉｎ内吸附速率较快，随后随着吸附时间的延长， 吸附率趋于平缓，表现为随着吸附时间的增加，吸附效率也缓慢 增加，至２１０ ｍｉｎ时达到最大吸附效率，后吸附效率趋于平衡，故 选择吸附时间为２１０ ｍｉｎ。 ２．４吸附剂用量对吸附Ｐｂ 的影响 取浓度为５０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ“溶液１００ ｍＬ置于２５０ ｍＬ锥形瓶 中，调节溶液的ｐＨ值为４．０，分别加入不同量的浒苔藻粉，于 ２５℃、１３０ ｒ／ｍｉｎ下振荡吸附２１０ ｍｉｎ，２０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ 后，过滤，取滤液测定Ｐｂ“浓度，结果如图４所示。 ｆ ● 蛊 嚣 删 锵 蓬 永 擎 吸附剂用量，（ｇ・Ｌ ） 图４吸附剂用量对吸附的影响 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｏｆ ｄｏｓｅ ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ 由图４看出，随着浒苔用量的增加，在吸附率提高的同时单 位吸附量下降。当浒苔用量达到１ ｇ／Ｌ后，继续增加吸附剂用 量，吸附效率也难以得到显著提高，且单位吸附量迅速降低，即 用０．１ ｇ浒苔吸附１００ ｍＬ浓度为５０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ“溶液时，已经 能够最大程度地吸附溶液中的的Ｐｂ 离子，吸附效率达８２％， 这时即使再增加浒苔的用量也不会让吸附效率有大幅度的提 高。这主要是因为吸附剂用量过多，会在细胞外围形成屏蔽效 应，从而阻止了藻类细胞与金属离子在吸附位点的结合 。ｊ。 广州化工 ２０１２年３月 ２．５正交试验 影响生物吸附的因素很多，根据以上试验可知，溶液的ｐＨ 值、初始浓度、吸附时间、吸附剂用量均对吸附效果产生不同程 度的影响。为寻求生物吸附的最佳条件，拟选用ｋ（３ ）正交试 续表２ 验，浒苔藻粉用量（Ａ）、铅离子浓度（Ｂ）、ｐＨ值（Ｃ）、吸附时间 （Ｄ）为因素，以吸附率为主要指标，对生物吸附的最佳条件进行 试验，因素水平见表１，正交试验结果见表２。 表１试验因素水平 由表２可得，对吸附率影响最大的因素是Ｃ（ｐＨ值），其次 是Ｂ（铅离子浓度）、Ｄ（吸附时间）、Ａ（藻粉用量），即影响吸附率 的主次关系为：ｐＨ值＞铅离子浓度＞吸附时间＞藻粉用量。最 优反应组合为Ａ Ｂ Ｃ：Ｄ，，即当藻粉用量为Ｉ．０ ｇ／Ｌ，铅离子浓度 为４０ ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值为４．０，吸附时间２１０ ｍｉｎ时，此时吸附效果最 Ｉ ．１ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆｔｅｓｔ 好，吸附率可达８８．９％。 ３结论 通过实验研究，浒苔对Ｐｂ“离子有较好的吸附作用，可用作 生物吸附剂来处理含铅废水。ｐＨ值、Ｐｈ 的初始浓度、吸附时 间和浒苔藻粉用量均对吸附产生不同程度的影响。通过正交实 验得出，吸附的最佳组合条件如下：在溶液ｐＨ值为４．０、浒苔藻 粉用量为１ ｇ／Ｌ、吸附时间为２１０ ｒａｉｎ的吸附条件下，吸附浓度为 表２正交试验设计及结果 ４０ ｍｇ／Ｌ的Ｐｂ“溶液，浒苔对Ｐｂ“离子吸附效率最高。 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｅ．ｓｕｌｔｓ 参考文献 ［１］李坤，李琳，王福强等．淡水小球藻清除ｃｕ“、ｃｄ“、ｚｎ 污染能力 的研究［Ｊ］．中国微生态学杂志，２００６，１８（３）：１９４—１９５，１９８． ［２］Ｃａｉ Ｚ Ｐ，Ｄｕａｎ Ｓ Ｓ．Ｍｉｃｒｏａｌｇａｌ Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｐｏｌ— ｌｕｔｅｄ Ｗａｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｅｃｄｏ￣ｃｌａ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，２７（６）：４９９— ５０５． ［３］ 陈志勇，李德周，孙俊永，等．多细胞藻海带对ｃｕ“、Ｎｉ 的吸附性 能研究［Ｊ］．信阳师范学院学报，２００３，１６（４）：４１３—４１５． ［４］ 文竹青，高伟，何少华．藻类吸附法去除废水中的重金属［Ｊ］．江苏 环境科技，２００６，１９（２）：４９—５１． 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