再生水地下储存过程中EPS与重金属的协同迁移研究

发布时间：2018-04-13 03:25

本文选题：再生水地下储存 + EPS　；参考：《吉林建筑大学》2017年硕士论文

【摘要】：再生水地下储存是缓解水资源短缺问题的有效途径。但再生水经过处理后仍残留有部分污染物(如:重金属、溶解性有机物、致病细菌等),导致再生水在使用过程中存在潜在的危害。活性污泥胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)作为再生水中溶解性有机物的重要组成,对重金属具有良好的吸附作用。由于再生水在地下储存过程中会参与地下水循环,EPS能够作为重金属迁移转化的载体,使重金属在地下含水层中迁移和积累,进而造成地下水受到污染。因此,十分有必要开展对EPS与重金属之间的相互作用和协同迁移行为的研究,以期为防止地下水污染和再生水安全储存提供重要的理论依据。本实验通过静态吸附实验和室内模拟柱实验,分析了活性污泥EPS的主要结构组成及含量,研究了EPS与典型重金属Cd~(2+)的吸附行为及机理,并在此基础上,重点研究了离子强度和离子组成对EPS与Cd~(2+)在含水层介质中迁移转化的影响,主要研究成果如下:(1)利用热NaOH法提取好氧活性污泥EPS,通过结合化学分析方法和三维荧光光谱、傅里叶红外光谱、电子扫描电镜等技术手段,对EPS吸附Cd~(2+)前后的样品进行分析,结果表明:活性污泥EPS的主要组成物质为蛋白质、多聚糖和腐殖酸;吸附Cd~(2+)后EPS的表面产生大量不规则的颗粒状结构,主要是由于EPS中的羟基、酰胺基和羧基等官能团与Cd~(2+)反应的结果;在EPS投加量为48mg/L时,EPS对Cd~(2+)的吸附率达到最大。(2)对EPS与Cd~(2+)混合液的Zeta电位值进行测定得出:分别以Na Br和CaBr2为电解质溶液时,随着电解质溶液离子强度的逐渐增加,溶液Zeta电位值逐渐降低(绝对值降低),主要是因为随着离子强度增加,正电荷数目增多,导致溶液电负性减弱。同时以Na Br和Ca Br2为电解质溶液时,用钠吸附比(Sodium Adsorption Ratio,SAR)值来表征溶液离子组成,在离子强度相同的条件下,随着SAR值的增加溶液的Zeta电位值逐渐增大(绝对值增加),主要是由于Ca~(2+)浓度的降低导致溶液中正电荷的数目减少,进而使溶液电负性增强。(3)利用室内模拟柱实验研究离子强度和离子离子影响下EPS和Cd~(2+)协同迁移规律。研究结果表明:在无电解质存在条件下,EPS可显著的促进Cd~(2+)在含水层介质中的迁移;分别以NaBr和CaBr2为电解质溶液,增加离子强度促使Cd~(2+)在含水层介质中的出流比逐渐增加、初始出流时间逐渐提前,其中Ca~(2+)对Cd~(2+)迁移的促进作用强于Na+;在EPS和电解质溶液共存的条件下,在初始阶段由于阳离子交换吸附作用EPS对Cd~(2+)的迁移产生明显的抑制作用,但随着溶液不断的注入,EPS协同Cd~(2+)继续迁移出砂柱,并且随着离子强度逐渐增加,EPS和Cd~(2+)在含水层介质中的协同迁移能力逐渐增强。(4)在离子强度恒定的条件下,同时以Na Br和CaBr2为电解质溶液,增加溶液中SAR值(Ca~(2+)含量降低),促使Cd~(2+)在含水层介质中的出流比逐渐降低、初始出流时间逐渐向后推迟;在EPS和电解质溶液共存时,EPS对Cd~(2+)的迁移产生明显的抑制作用,并且随着溶液中的SAR值逐渐增加,EPS与Cd~(2+)在含水层介质中的协同迁移能力逐渐减弱。
[Abstract]:Activated sludge EPS ( EPS ) is used as a carrier for the transport of heavy metals . The results show that the main constituents of EPS are protein , polysaccharide and humic acid . The results show that the adsorption rate of EPS to Cd ~ ( 2 + ) is the most important . The results show that , with the increasing of ionic strength , the increase of the ionic strength of the solution leads to the decrease of the ionic strength of the solution .

【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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