Page 197 - 《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 ·1697·

的筛网滤去解吸液，进行 AGS 的回收利用，再吸附 后，HNO 3 解吸率降至 10%，NH 4 Cl 解吸率仍维持
过程无需进行污泥清洗，其余操作步骤同 1.3 节。 在 50%。从 AGS 外貌形态可以看出（图 7c、e），
吸附后 AGS 的三维结构没有明显破坏，HNO 3 解吸
附的 AGS 颜色由褐色变成浅黄色，而 NH 4 Cl 解吸
附的 AGS 颜色没有发生明显变化。从 SEM（图 7d、
f）可以看到，吸附后 AGS 表面出现许多白色结晶
物，IYER 等 [27] 认为这是重金属与蛋白质等大分子
形成的螯合物。
推测 AGS 颜色变化的原因是：强酸 HNO 3 会破
坏 AGS 外部吸附官能团结构，从而导致脱色和吸附
能力丧失，TIAN 等 [28] 也发现，极端 pH 的解吸剂会
导致生物活性下降，不利于颗粒结构的维持。相比
之下，NH 4 Cl 解吸剂较为温和，解吸附后 AGS 的颜
色和结构无明显变化，且能实现多次吸附-解吸附。
AGS 是微生物凝聚形成的生物聚集体，需要营养物
质维持生长，黄思浓等 [29] 研究发现，AGS 对 NH 4 Cl
具有较强的降解能力，可进一步降低 NH 4 Cl 对污泥
系统的影响。另一方面，相比于盐酸、CaCl 2 等解吸
剂，NH 4 Cl 解吸剂未向稀土废水中引进新的污染物
和改变 pH，具有一定的应用潜力。解吸回收获得高

3+
a—单次吸附-解吸附；b—5 次循环 浓度 Y 溶液，后续可采用草酸沉淀、灼烧回收高

图 6 吸附-解吸附实验 品质氧化稀土产品。
Fig. 6 Adsorption-desorption experiment
3 结论

3+
（1）AGS 吸附 Y 是一个快速吸附过程，曝气
2+
+
+
混合下 AGS 具有最好吸附效果，H 、Na 和 Pb 会
3+
与 Y 竞争吸附位点，小粒径 AGS 吸附效果优于大
粒径。
（2）吸附动力学符合伪二级模型，颗粒内扩散
是影响吸附速率的主要因素，热力学符合 Langmuir
模型，化学吸附起主导作用，吸附过程是一个单分
子层吸附过程，最大吸附量为 24.39 mg/g MLSS。
（3）吸附机理有官能团吸附和离子交换，参与
3+
+
吸附官能团有酯基、羧基、氨基，同时 Y 与 K 发生
离子交换，钇在 AGS 表面的主要化学态是 Y 2(CO 3) 3。
（4）HNO 3 的单次解吸附率明显高于 NH 4 Cl，

a、b—吸附前；c、d—5 次吸附-HNO 3 解吸附循环；e、f—5 次 但 HNO 3 会破坏 AGS 表面结构，NH 4 Cl 解吸能维持
吸附-NH 4Cl 解吸附循环 AGS 的颜色和结构，且能实现多次吸附-解吸附。在

图 7 污泥数码照片与 SEM 图 此基础上，可进一步考察 AGS 脱氮除钇性能，并建
Fig. 7 Digital photos and SEM images of sludge
立 AGS（脱氮+吸附）-再生调控方法以实现离子型
由图 6 可知，HNO 3 单次解吸率（99.8%）明显 稀土矿山尾水无害化治理。
3+
高于 NH 4 Cl（63.2%），HNO 3 基本能实现 Y 的全部 参考文献：
解吸附。多次吸附-解吸附循环中，在经历 1 次 HNO 3 [1] ZHONG Y H (钟宜航), PENG C L (彭陈亮), WANG G S (王观石),
解吸附循环后，AGS 吸附能力大幅下降，而 NH 4 Cl et al. Adsorption characteristics and mechanism of Y 3+ by
montmorillonite[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths(中
解吸剂的第 2 次解吸率达到 85%，多次吸附-解吸附
国稀土学报), 2019, (6): 713-723.
能力明显大于 HNO 3 解吸剂。5 次吸附-解吸附循环 [2] LIN H H, MA R, HU Y P, et al. Reviewing bottlenecks in aerobic