汤华
摘 要：利用制备凹土基组合生物滤料去除废水中的Pb2+。实验结果表明，凹土基组合生物滤料中凹土含量越高，对金属离子的吸附性越强，当温度为20℃，DO为3mg/L时，对初始浓度为3.552mg/L的Pb2+的去除效果最高可达到90.18%。
关键词：凹土；组合生物滤料；重金属
凹土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状，对重金属有特殊的吸附能力。通过使用凹土基滤料，可以很好的应用在重金属废水的处理中，更多的凹土可以增加其对重金属离子的处理效率。凹凸棒土分子呈棒状结构，很难形成大的微生物立体化定植孔径，限制了凹凸棒土作为固定化微生物载体的应用；而聚氨酯材料成型工艺简便，同时它具有丰富的孔结构，为微生物提供了增殖空间，是一种性能优异的固定化微生物载体，利用这样的凹土基组合生物滤料可以处理废水中的重金属离子。
1 凹土基组合生物滤料的制备
（1）将凹土和水依重量比3：1混合，利用模具制成直径20mm、高度20mm、壁厚1mm的空心环柱体，在450℃的马弗炉内灼烧1h，制得空心环柱体的凹土基支架。
（2）称取4.5组分的凹土，再取70组分的聚醚，将称取的凹土加入聚醚中搅拌，再用搅拌机快速搅拌1.5小时。制作催化剂：依次加入：2.7组分水，1组分硅油，1组分三乙烯二胺，1.2组分辛酸亚锡，0.35组分二氯甲烷，充分摇匀获得。称取31组分TDI。将催化剂和TDI加入快速搅拌中的凹土与聚醚混合物中，再快速搅拌15分钟。搅拌好后倒数30秒，将混合物倒入放有凹土支架的容器中发泡，发泡成型后放入67℃水浴锅中水浴加热2小时。
（3）将制备好的凹土基聚氨酯滤料载体取出洗净切割整齐（10×10×10mm）以备固定微生物。
2重金属废水Pb2+和COD的处理效果
Pb2+模拟水样的制备：投加一定量的Pb2+和生活污水于1000mL的烧杯中，加去离子水至1000mL，便可得到Pb2+模擬水样。
当温度为20℃，DO为3mg/L，CODcr为1260mg/L时，对Pb2+初始浓度为3.552mg/L的处理效果如图1所示。
当Pb2+初始浓度为3.552mg/L，105min浓度为0.349mg/L，去除效率为90.18%，CODcr初始值为1260mg/L，105min CODcr值为400mg/L，去除率为68.25%。
Pb2+浓度较低时，前30min呈线性下降，此时是凹土与微生物协同作用处理重金属离子，凹土吸附性强，处理快，效果明显，但达到饱和值后便不再吸附，之后，下降趋势降低，平缓下降，直到第75min时，此时为异养微生物占主导作用，处理模拟水样中的Pb2+，在第105min时，重金属离子浓度出现波动，主要因为此时模拟水样中有机物和胶体沉积在生物膜表面，重金属离子沉积过多，异养微生物受毒性及碳源的影响，对Pb2+的处理能力降低，Pb2+浓度达到平衡。
3 重金属离子冲击负荷对去除效率的影响
当初始的Pb2+浓度分别为3.552，8.361和13.132mg/L时，Pb2+的去除效率分别为90.18%，61.84%和43.45%。因此，在相同条件下，金属离子的去除效率随初始离子浓度的升高而降低，这是由于模拟水样中重金属离子浓度过高，有机物和胶体在生物膜膜面上沉积，部分盐类的浓度超过其溶度积也会在膜面上沉淀，膜面上发生沉淀或结垢后，影响生物膜对废水中Pb2+的吸附作用。
4 结束语
在常温20℃，DO：3mg/L时，组合滤料对初始浓度为3.552mg/L的Pb2+的去除效果最高可达到90.18%，凹土基组合生物滤料对废水中Pb2+的去除性能对于微污染水源处理有着较高的实际应用价值。
参考文献
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