本書共分12章，介紹了水體中重金屬污染的來源、危害以及國內(nèi)外重金屬廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)合著者多年來對重金屬廢水的實驗研究成果，對生物基吸附劑制備、吸附水體重金屬的機(jī)理、磁性固液分離體系建立的技術(shù)要點、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了系統(tǒng)整理。
本書既有詳細(xì)具體的實驗研究成果，又有深入的理論分析，可供從事重金屬廢水處理的技術(shù)人員、科研人員和管理人員閱讀參考，也可供高等學(xué)校市政工程以及環(huán)境工程專業(yè)師生學(xué)習(xí)使用。
本書結(jié)合著者多年來對重金屬廢水的實驗研究成果，對生物基吸附劑制備、吸附水體重金屬的機(jī)理、磁性固液分離體系建立的技術(shù)要點、研究現(xiàn)狀等內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)整理。本書既有詳細(xì)具體的實驗研究，又具有深入的理論分析。
隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，尤其金屬礦的開采、冶煉、加工及制造活動的開展，致使大量多種重金屬進(jìn)入水體，引起了嚴(yán)重的水環(huán)境污染，造成生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受損，甚至威脅到人類生存與健康。為了樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，環(huán)境保護(hù)部和國務(wù)院相繼正式發(fā)布了《重金屬污染綜合防治十二五規(guī)劃》以及《水污染防治行動計劃》（簡稱水十條），這些舉措說明水污染治理是目前我國亟待解決的生態(tài)環(huán)境問題，體現(xiàn)了政府對水污染治理的重視程度。
目前，生物處理重金屬工業(yè)廢水是國內(nèi)外水處理研究領(lǐng)域的熱點課題之一。本書主要以微生物及農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)品等為生物基材料，制備高效復(fù)合生物吸附劑用來吸附處理工業(yè)廢水中重金屬，具有重要的理論支撐與實踐指導(dǎo)意義。生物基吸附劑具有環(huán)境友好、廉價易得、制備簡單、運行穩(wěn)定，處理高效等特點。本書著重對生物基吸附劑材料制備、改性、磁性固液快速分離技術(shù)等進(jìn)行系統(tǒng)的實驗研究，利用TEM、SEM、FTIR、XRD、XPS、RS等表征分析手段探究了幾種典型重金屬的吸附機(jī)理、吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)。
本書共分12章，介紹了水體中重金屬污染的來源、危害以及國內(nèi)外重金屬廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)合著者多年來對重金屬廢水的實驗研究成果，對生物基吸附劑制備、吸附水體重金屬的機(jī)理、磁性固液分離體系建立的技術(shù)要點、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了系統(tǒng)整理。本書既有詳細(xì)具體的實驗研究，又有深入的理論分析，可供從事重金屬廢水處理的技術(shù)人員、科研人員和管理人員閱讀參考，也可供高等學(xué)校市政工程以及環(huán)境工程專業(yè)師生學(xué)習(xí)使用。
特別感謝內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)宋蕾教授、白潤英副教授等諸位同事在本書撰寫過程中的鼎力支持，同時感謝課題組陳晨、崔鳳嬌、江港、成恬嘉，王之夏及劉欣欣等多位碩士在資料收集和校稿等工作中的辛苦付出，感謝南昌航空大學(xué)肖瀟博士和劉婷博士的無私幫助與支持。
限于著者水平，書中的疏漏和不妥之處在所難免，敬請各位讀者批評與指正，著者不勝感激。
李會東
2021年4月
第1章緒論/001
1.1重金屬污染概述001
1.1.1重金屬污染及其來源002
1.1.2重金屬污染的危害004
1.1.3重金屬廢水污染現(xiàn)狀007
1.2廢水生物處理技術(shù)概念009
1.2.1廢水生物處理技術(shù)原理009
1.2.2廢水生物處理技術(shù)體系011
1.3我國和歐盟部分國家對多種重金屬現(xiàn)行排放限值013
1.4本章小結(jié)014
參考文獻(xiàn)014
第2章重金屬廢水處理基礎(chǔ)/016
2.1重金屬廢水處理傳統(tǒng)技術(shù)016
2.1.1化學(xué)法016
2.1.2物理化學(xué)法018
2.2重金屬廢水處理生物吸附法019
2.2.1生物吸附劑的來源和類型020
2.2.2生物吸附機(jī)理021
2.2.3生物吸附過程022
2.3重金屬生物吸附研究進(jìn)展022
2.3.1國內(nèi)研究進(jìn)展022
2.3.2國外研究進(jìn)展024
2.4人工制備生物基吸附劑研究進(jìn)展026
2.4.1生物炭吸附劑026
2.4.2藻類吸附劑026
2.4.3菌類吸附劑027
2.4.4農(nóng)林廢棄物吸附劑027
2.4.5復(fù)合生物吸附劑028
2.5生物基吸附劑處理重金屬廢水前景展望028
2.6磁性分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用029
2.6.1共沉淀法030
2.6.2溶膠-凝膠法030
2.6.3共混包埋法032
2.7本章小結(jié)032
參考文獻(xiàn)032
第3章生物基吸附劑表征及性能分析/034
3.1表征分析方法034
3.1.1FTIR分析034
3.1.2RS分析035
3.1.3SEM分析036
3.1.4TEM分析037
3.1.5XRD分析037
3.1.6XPS分析038
3.2吸附等溫線模型039
3.2.1Langmuir模型039
3.2.2Freundlich模型040
3.2.3Temkin模型040
3.2.4Sips模型041
3.3吸附動力學(xué)分析041
3.3.1準(zhǔn)一階動力學(xué)041
3.3.2準(zhǔn)二階動力學(xué)041
3.4吸附容量與去除率計算042
3.5本章小結(jié)042
參考文獻(xiàn)042
第4章生物填充技術(shù)在處理含鉻廢水中的應(yīng)用/044
4.1實驗材料045
4.1.1材料045
4.1.2固定化載體045
4.2實驗方法045
4.2.1吸附劑吸附性能實驗045
4.2.2吸附劑預(yù)處理實驗046
4.2.3等溫吸附實驗046
4.2.4菌體固定方法046
4.2.5填充柱吸附實驗047
4.2.6吸附劑解吸附實驗047
4.3結(jié)果與討論048
4.3.1吸附劑吸附性能評定048
4.3.2預(yù)處理對六價鉻去除的影響049
4.3.3等溫吸附實驗結(jié)果050
4.3.4Thomas模型的應(yīng)用052
4.3.5填充柱吸附六價鉻的穿透曲線054
4.3.6吸附劑的再生和重復(fù)利用054
4.4本章小結(jié)056
參考文獻(xiàn)057
第5章磁性分離技術(shù)在生物吸附處理含鉻廢水中的應(yīng)用/058
5.1實驗材料059
5.1.1材料059
5.1.2包埋劑059
5.2實驗方法059
5.2.1磁性Fe3O4粒子合成059
5.2.2Fe3O4粒子磁性測定059
5.2.3生物功能磁珠制備059
5.2.4生物功能磁珠性能測定060
5.2.5溶液配制060
5.2.6鉻的吸附實驗061
5.2.7共存離子對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響061
5.2.8鉻的分析方法062
5.2.9其他實驗方法062
5.3結(jié)果與討論062
5.3.1Fe3O4顆粒磁性測定062
5.3.2生物功能磁珠的性能063
5.3.3吸附工藝流程063
5.3.4pH值對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響063
5.3.5溫度對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響064
5.3.6共存離子對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響064
5.3.7生物功能磁珠對六價鉻的吸附能力066
5.3.8鉻生物吸附的特性067
5.3.9Langmuir吸附等溫線068
5.3.10吸附動力學(xué)068
5.3.11生物功能磁珠吸附六價鉻后的解吸附和重復(fù)利用069
5.3.12傅里葉變換紅外光譜分析070
5.3.13拉曼光譜分析070
5.3.14掃描電子顯微鏡分析073
5.4本章小結(jié)074
參考文獻(xiàn)074
第6章發(fā)酵工業(yè)副產(chǎn)品在處理含鉻廢水中的應(yīng)用/076
6.1實驗材料077
6.1.1材料077
6.1.2包埋劑077
6.2實驗方法077
6.2.1廢棄菌體處理077
6.2.2磁性Fe3O4粒子合成以及磁性測定077
6.2.3生物功能磁珠制備077
6.2.4生物功能磁珠性能測定078
6.2.5其他實驗方法078
6.3結(jié)果與討論078
6.3.1生物功能磁珠的性能078
6.3.2pH值對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響078
6.3.3溫度對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響080
6.3.4三種發(fā)酵工業(yè)廢棄菌體磁珠的吸附能力081
6.3.5鉻生物吸附的特性082
6.3.6Langmuir吸附等溫線083
6.3.7吸附動力學(xué)084
6.3.8三種發(fā)酵工業(yè)廢棄菌體磁珠解吸附和重復(fù)利用084
6.4本章小結(jié)085
參考文獻(xiàn)086
第7章微生物吸附法在處理含鉛廢水中的應(yīng)用/087
7.1實驗材料088
7.1.1主要試劑088
7.1.2樣品來源088
7.1.3培養(yǎng)基089
7.2實驗方法089
7.2.1菌種分離與篩選089
7.2.2耐鉛菌種鑒定089
7.2.3生長曲線測定090
7.2.4鉛溶液配制090
7.2.5pH值測定091
7.2.6耐鉛菌株分離、篩選與純化091
7.2.7生長曲線091
7.2.8生物吸附劑制備091
7.2.9吸附條件研究092
7.2.10吸附動力學(xué)研究093
7.3結(jié)果與討論093
7.3.1耐鉛菌的菌落形態(tài)特征093
7.3.2菌株H1掃描電鏡結(jié)果094
7.3.3菌株H1 16S rDNA序列分析結(jié)果095
7.3.4菌株H1投加量對含鉛廢水處理效果的影響096
7.3.5pH值對含鉛廢水處理效果的影響097
7.3.6初始濃度對含鉛廢水處理效果的影響098
7.3.7溫度對含鉛廢水處理效果的影響098
7.3.8吸附動力學(xué)實驗099
7.3.9吸附機(jī)理分析100
7.4本章小結(jié)102
參考文獻(xiàn)103
第8章ARSIB生物吸附劑在處理含鉛廢水中的應(yīng)用/105
8.1實驗材料106
8.1.1材料106
8.1.2試劑106
8.2試驗方法107
8.2.1菌懸液制備107
8.2.2ARSIB制備107
8.2.3各因素對ARSIB相關(guān)性能及去除率的測試108
8.2.4ARSIB制備109
8.2.5ARSIB對鉛離子吸附性能研究109
8.2.6解吸與再生利用109
8.3結(jié)果與討論110
8.3.1各因素對ARSIB固定化的影響110
8.3.2ARSIB制備配比111
8.3.3ARSIB對含鉛廢水處理效果的影響113
8.3.4解吸與再生利用分析117
8.3.5ARSIB重復(fù)利用性119
8.3.6實際工業(yè)廢水吸附處理120
8.3.7吸附機(jī)理分析120
8.4本章小結(jié)123
參考文獻(xiàn)124
第9章超聲技術(shù)在生物吸附處理含鉛廢水中的應(yīng)用/126
9.1實驗材料126
9.1.1材料126
9.1.2包埋劑127
9.2實驗方法127
9.2.1生物吸附劑制備方法127
9.2.2實驗方法127
9.3結(jié)果與討論128
9.3.1生物吸附劑對水溶液中鉛的吸附條件優(yōu)化128
9.3.2生物吸附鉛的機(jī)理研究132
9.3.3掃描電鏡分析133
9.3.4傅里葉變換紅外光譜分析134
9.3.5實際廢水重金屬離子去除研究134
9.4本章小結(jié)135
參考文獻(xiàn)135
第10章改性介孔分子篩吸附劑在處理含鉛廢水中的應(yīng)用/136
10.1實驗材料136
10.1.1材料136
10.1.2改性劑137
10.2實驗方法137
10.2.1改性介孔分子篩吸附劑制備方法137
10.2.2批量實驗方法137
10.3結(jié)果與討論138
10.3.1改性介孔分子篩對水溶液中鉛的吸附條件優(yōu)化138
10.3.2改性介孔分子篩吸附Pb2 機(jī)理研究142
10.3.3掃描電鏡分析143
10.3.4傅里葉變換紅外光譜分析143
10.4本章小結(jié)144
參考文獻(xiàn)144
第11章改性殼聚糖基生物吸附劑在處理含銅廢水中的應(yīng)用/146
11.1實驗材料146
11.1.1材料146
11.1.2交聯(lián)劑147
11.2實驗方法147
11.2.1ECH改性殼聚糖/纖維素制備147
11.2.2吸附實驗147
11.2.3交聯(lián)度的測定147
11.3結(jié)果與討論148
11.3.1改性條件對吸附效果的影響及配比的確定148
11.3.2改性材料表征分析151
11.3.3吸附影響因素研究153
11.3.4吸附機(jī)理研究155
11.4本章小結(jié)159
參考文獻(xiàn)160
第12章生物基吸附劑在處理含鎘廢水中的應(yīng)用/161
12.1水體中鎘污染的來源、現(xiàn)狀及危害161
12.2水體中重金屬鎘的修復(fù)技術(shù)162
12.2.1重金屬鎘的物理修復(fù)技術(shù)162
12.2.2重金屬鎘的化學(xué)修復(fù)技術(shù)162
12.2.3重金屬鎘的生物修復(fù)技術(shù)164
12.3生物基吸附材料在重金屬鎘廢水處理中的應(yīng)用165
12.4植物材料167
12.5本章小結(jié)167
參考文獻(xiàn)167
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