Page 191 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 曾敏静，等: 好氧颗粒污泥对钇离子的吸附-解吸性能 ·1691·

of NH 4Cl (63.2%). However, after five cycles of adsorption-desorption, the desorption efficiency of HNO 3
decreased to 10%, while that of NH 4Cl remained at 50%.
Key words: aerobic granular sludge; yttrium ion; adsorption; desorption; adsorption mechanism; water
treatment technology

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吸附法 由于操作简单、效率高等优点在水处 污染物为氨氮（质量浓度为 100~150 mg/L） [14] 、稀
理中被广泛应用。除活性炭、硅胶等吸附剂外，生 土金属及其他伴生离子 [15] ，已成为区域水环境重要
物吸附剂由于原料丰富、成本低而获得众多研究者 污染物输入源。赖城等 [16] 发现，稀土矿山尾水中残
青睐。其中，生物污泥因既能去除碳、氮、磷等污 留的稀土离子质量浓度在 11.91~126.39 mg/L，Y 、
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染物，又可吸附废水中的重金属而备受关注。 La 、Nd 所占比例高达 20%~60%。《稀土工业污染
好氧颗粒污泥（AGS）是一种极具发展前景的 物排放标准 GB26451—2011》规定，稀土元素总质
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废水生物处理技术 ，具有结构致密、沉降速度快、 量浓度不应高于 1.0 mg/L。稀土矿山废水中稀土元
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耐毒性高等优点 。得益于这些优点，AGS 已被用 素回收的关键是其分离与富集。钟宜航等 利用蒙
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于多种重金属离子的吸附，如 Cd 、Cu 、Zn 等， 脱石吸附重金属 Y ，拟合得到最大吸附量可达
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并表现出一定的吸附量（172.7、59.6、164.5 mg/g 0.39 mmol/g。魏斌等 [17] 利用黏土矿物吸附 La 、Nd 3+
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MLSS） 。LI 等 利用 AGS 吸附 Ni （最大吸附 元素，发现吸附性能排序为：膨润土>凹凸棒石>高
量为 65.77 mg/g MLSS），胞外聚合物（EPS）贡献 岭土，最大吸附量为 40 μmol/g。目前相关研究主要
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了 25%的吸附率。李晓佳等 发现，AGS 在前 20 min 是采用惰性吸附剂富集尾水中稀土离子，利用生物
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就完成对 Pb 的吸附，表明该吸附是一个快速吸附 吸附剂实现富集的研究还较少。AGS 表面丰富的化
过程。AGS 吸附重金属涉及多种机制，主要是官能 学官能团为稀土离子的回收提供了一种新思路，在
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团吸附，AGS 表面的—OH、—COO—基团 能与废 无机高氨氮废水脱氮研究的基础上 [18] ，本研究考察了
水中的重金属离子结合形成稳定的络合物。另外， AGS 对稀土元素钇离子的吸附-解吸效果，以期为稀
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胞外重金属还能与胞内 K 、Mg 、Ca 等 进行交 土矿山废水的治理提供技术借鉴。
换从而去除。可见，AGS 在吸附重金属方面具有明
显优势。实际工程中常见多种重金属离子共存体系， 1 实验部分
会相互影响吸附效果。一般来说，共存体系中吸附
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量低于单种离子吸附量，江孟等 发现，共存时 AGS 1.1 试剂与仪器
氯化铵（NH 4 Cl），分析纯，天津市大茂化学试
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的吸附量排序为 Pb >Cu >Cd 。但关于钇离子与
剂厂；硝酸（HNO 3 ）、硝酸铅〔Pb(NO 3 ) 2 〕、氢氧化
其他重金属的竞争吸附研究还较少，AGS 对钇离子
钠（NaOH）、氯化钠（NaCl），西陇科学股份有限
的吸附选择性尚未可知。
公司；六水合硝酸钇〔Y(NO 3 ) 3 •6H 2 O〕，上海麦克林
解吸与再吸附能力是衡量吸附剂应用潜力的重
生化科技有限公司。
要指标。目前研究多关注 AGS 吸附重金属离子性
ACO-010 电磁式空气泵，广州市蓝宝水族科技
能，对于吸附饱和 AGS 的解吸-再吸附研究较少。
有限公司；MLA650F 扫描电子显微镜（SEM），美
CaC1 2 、HNO 3 和 HCl 等解吸剂具有较好的效果。李
姝等 [10] 发现，CaC1 2 、HNO 3 和 HCl 3 种解吸剂均可 国 FEM 公司；Thermo Scientific K-Alpha X 射线光
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回收 95%以上的 Pb 、Cu 及 Cd 。HUANG 等 [11] 电子能谱仪（XPS），美国 Thermo Scientific 公司；
利用磁化改性制备了一种新型氨基功能化的 AGS， Avio200 电感耦合等离子体发射光谱仪，珀金埃尔
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其对 Pb 的最大吸附量为 127 mg/g MLSS，经历 5 默上海有限公司。
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个吸附-解吸附循环后，Pb 去除率仍高达 88%。吸 1.2 吸附剂与吸附质的制备
附剂的解吸主要是利用酸、碱、金属盐等解吸剂将吸 吸附剂：AGS 泥水混合液取自实验室序批式反
附的重金属离子交换出来 [12] 。可以预见的是，解吸过 应器（SBR），颜色呈褐色，具有致密的结构，污泥
程不可避免地会对 AGS 稳定性造成冲击，且一些解 沉降比（SV 30/SV 5，SV 30 为静置沉淀 30 min 时污泥
吸剂会引入新的污染。因此，探索高效 AGS 多次吸 沉降体积，SV 5 为静置沉淀 5 min 时污泥沉降体积）
附-解吸工艺具有较好的工程应用价值。 为 0.96，污泥容积指数（SVI）为 40.3 mL/g，平均
赣南离子型稀土在开采过程中和废弃后会产生 粒径 1.33 mm，颗粒化率为 91%，污泥的比耗氧速
大量尾水 [13] ，这些尾水呈弱酸性（pH=5~6），主要 率（SOUR）为 44.9 mg O 2 /(g MLSS·h)，胞外聚合物