微生物絮凝剂QM-1的重金属废水吸附性能分析

温咏兰

（贵州工业职业技术学院，贵州贵阳 550008）

重金属废水属于一种工业废水，其不仅会对环境造成污染，而且会对人类的健康造成严重危害。絮凝剂对重金属废水的处理是通过将重金属废水中的重金属离子进行转移到絮凝剂中，从而改善水质[1]。而微生物絮凝剂在处理重金属废水中有着重要作用，因此加强对该项内容的研究与分析有着重要意义。

1 微生物絮凝剂在重金属废水处理中的应用

重金属废水的大量排放，不仅会对环境和人类健康造成巨大危害，而且会导致稀有的重金属流失，造成能源的浪费。因此，在综合考虑环境效益和生态效益的基础上，选用生态友好型微生物絮凝剂处理重金属废水，通过微生物絮凝剂对重金属离子的吸附性，实现重金属废水的处理，但是从实际情况来看，微生物絮凝剂的应用还面临许多困难[2]。QM-1是一种培养出现的真菌，不同微生物产生的絮凝剂在发酵液中的分布是不同的，有的附着在细胞表面，有的游离于发酵液中。通过测定发酵液、上清液和菌丝体的絮凝率，判断絮凝产物是胞内产物还是胞外产物或者是菌体本身，从而分析微生物絮凝剂QM-1对废水中重金属离子的吸附性能。

2 试验方法

2.1 常用试剂

（1）配制多种金属储备液（100mg/L）。准确量取一定量的基准物，然后将其倒入到容积为50mL的烧杯中，将烧杯中加水，当基准物完全溶解后，将烧杯中的溶液转入到1000mL容量瓶中，加水对溶液进行稀释，当溶液达到指定的刻度后，将溶液摇匀，再转入到储备瓶中，溶液中重金属浓度为100mg/L。

（2）配制二苯碳酰二肼溶液（DPCI）。将0.2g的DPCI加入50mL的丙酮中，然后将溶液加水，将溶液稀释到100mL，搅拌均匀后，将溶液转移到棕色瓶中，放置在冰箱中保存。

（3）硫酸与磷酸的配制。两种酸的配制方式相同，利用量筒取50mL的酸倒入烧杯中，然后向烧杯中缓慢的加入蒸馏水，直到被稀释到100mL位置。需要注意的是，在整个实验过程中，但凡涉及对容器中液体的容积读数时，都必须平视，不得仰视或者俯视，以免读数存在误差，对试验结果造成影响[3]。

2.2 测定吸附率

向试管中加入5mL的模拟重金属废水和QM-1，然后将其放入到恒温振荡培养箱中进行振荡吸附、过液，通过离心操作后，取试管上面清液2mL，然后将其转移至比色管中，定容50mL，显色剂反应后于各重金属离子特征吸收峰波长处，用1cm比色皿，利用空白进行参比，完成对吸光度的测定[4]。

2.3 重金属单因子吸附试验

在重金属单因子吸附试验过程中，考虑的变量分别为QM-1的具体添加量、吸附时间、pH值、吸附温度，确定各项变量的最佳值，从而实现对重金属废水的科学处理。

3 结果与分析

3.1 吸附重金属试验结果

吸附试验过程中，重金属废水的浓度为50mg/L，pH=7.0，废液量为5mL，采用5mL的QM-1溶液完成相应的吸附试验，溶液对Zn2+、Cu2+、Cr6+、Cd2+，Hg2+, Cr3+的吸附率见图1。

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

通过图1 中的数据看出，QM-1溶液对的Cr6+吸附作用最强，因此针对Cr6+的吸附作用进行重点分析。

3.2 Cr6+吸附单因子结果

3.2.1 重金属废水浓度对Cr6+吸附率的影响

模拟pH7.0的5mL的重金属废水过程中，分别在 Cr6+的浓度为 2、6、10、30、40、50mg/L的情况下进行，分别向不同浓度的Cr6+重金属废水中加入5mLQM-1，然后在恒温25℃的情况下进行振荡过夜，完成吸附试验，得出的Cr6+浓度对吸附效果的影响结果见图2。

图2 Cr6+浓度对吸附效果的影响

通过图2的数据可以发现，随着Cr6+浓度的增加，吸附率呈先上升再下降趋势，并且在Cr6+浓度为10mg/L时，吸附效果最佳。

3.2.2 QM-1添加量对Cr6+吸附率的影响

在其他条件完全相同的情况下，向Cr6+浓度为10mg/L的溶液中，分别加入1.0、2.0、3.0、4.0mL和5.0mL的 QM-1，在该情况下展开吸附试验，试验结果见图3。

图3 QM-1添加量对吸附率的影响

通过图3中的数据可以发现，在QM-1添加量小于4.0mL时，随着QM-1添加量的增加，吸附率呈快速上升趋，并且在QM-1添加量为4.0mL时，吸附率达到最大；在QM-1添加量达到4.0mL以后，随着QM-1添加量的增加，吸附率趋于稳定，没有在出现明显变化[5]。

3.2.3 pH对吸附效果的影响

在其他条件相同的情况下，分别在体系的pH为3.0、7.0、9.0、11.0的情况下进行吸附试验，吸附效果见图4。

图4 pH对吸附效果的影响

通过图4中的数据可以看出，系统在偏酸情况下，吸附率较高，在pH7.0时，吸附率最好，当pH＞9.0时，吸附率迅速下降，造成该现象的原因是pH值对絮凝剂的带电状态和中和电荷能力有着直接联系。

3.2.4 反应时间对吸附率的影响

在其他条件都相同的情况下，反应时间分别为0、3、6、9 h和12h进行吸附试验，试验结果见图5。

图5 反应时间对应的吸附率变化情况

通过图5中的数据可以看出，在0～3h内，吸附率增加较快，3～9h吸附率的增加相对缓慢，9～12h吸附几乎达到了饱和。

3.2.5 反应温度对吸附率的影响

在其他条件相同的情况下，分别在25、35、45℃环境下进行吸附试验，试验结果如图6所示。

通过图6可以看出，吸附效果理想程度依次为45℃、35℃、25℃，不同温度下，吸附拐点分别出现在2h、4h、5h处，在45℃和35℃情况下，吸附率都可以达到95.3%，而在25℃环境下，吸附率达不到95.3%。由此可见，反应温度会对絮凝剂与重金属的离子结合造成影响。

图6 反应温度对吸附率的影响

4 结论

（1）QM-1对铜、锌、铬都有着一定吸附效果，其对Cr6+的吸附效果最佳；（2）当模拟重金属离子废水中Cr6+浓度为10mg/L，加入4.0mL的QM-1，在pH=7.0时，恒温45℃反应吸附，振荡过夜，得出QM-1对Cr6+的吸附效果最高可达到97.3%。

试验可知，通过添加微生物絮凝剂QM-1来处理含铬废水，QM-1对Cr6+吸附率较高，在重金属废水处理中具有重要的实际应用价值，以期为重金属离子废水的处理提供理论和实验依据。

[1]李扬杰,罗洁,龙国志.碱木素及其改性产物制备重金属吸附剂的研究[J].环境科学与技术,2008,31(5):38-41.

[2]吴东东,汪航,楼韫璟,等.微生物絮凝剂QM-1的染料废水脱色性能研究[J].浙江树人大学学报(自然科学版),2015,15(4):21-25.

[3]顾杭君,邱玲玉,胡英杰,等.QM-1代谢产物絮凝条件优化及抗氧化性研究[J].浙江树人大学学报(自然科学版),2015,15(2):28-33.

[4]廖莉莉,郁杭炳,陈浙戎,等.絮凝微生物QM-1碳源走势及产多糖条件优化[J].浙江树人大学学报(自然科学版),2014,14(2):25-29,65.

[5]宋京津,李科林.微生物絮凝剂在重金属废水处理方面的研究进展[J].精细化工中间体,2011,41(2):14-16.