抗生素剩余污泥對重金屬的吸附性能及對環(huán)境的影響.pdf

1、抗生素作為重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，在治療人類傳染病和畜牧養(yǎng)殖業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在處理抗生素生產(chǎn)廢水的過程中產(chǎn)生了大量含抗生素的剩余污泥，因此研究抗生素剩余污泥對進一步推廣剩余污泥的資源化應(yīng)用有重要的研究意義。
　　本文通過電鏡掃描、熱重分析、元素分析、BET分析等方法測定污泥的表征，證明污泥內(nèi)部含有大量菌絲殘體，互相撘構(gòu)在一起形成多孔結(jié)構(gòu)，比表面積可達11.916 m2/g。同時含有大量有機物質(zhì)，主要物質(zhì)所占比例為：C(34％)、

2、H(10％)、N(6％)和S(0.06％)。污泥的特性為吸附重金屬離子提供了有利的條件。
　　研究了抗生素污泥吸附重金屬的能力和過程。通過靜態(tài)實驗研究吸附過程影響因素及吸附等溫線、動力學(xué)模型和熱力學(xué)模型。測定50ml濃度為100mg/L的Cu2+, Ni2+和Cd2+溶液中，抗生素污泥的最佳投加量分別為1.0,1.7和2.0g，最佳pH范圍6-7，反應(yīng)平衡時間90min。吸附過程符合Langmuir等溫線，主要為表面的單分子層吸附

3、，三種金屬的吸附能力順序為：Cu2+＞Ni2+＞Cd2+，最大吸附量qm分別為16.860,14.837和9.1158 mg/g。三種重金屬離子的吸附過程均與準(zhǔn)二階動力學(xué)方程擬合度較好，表明該過程為化學(xué)吸附。熱力學(xué)方程證明吸附為自發(fā)的吸熱反應(yīng)。吸附機理研究發(fā)現(xiàn)吸附反應(yīng)前后污泥表明基團沒有明顯變化，而吸附后溶液中鈣鎂離子釋放量與被吸附的重金屬離子摩爾比接近1，因此確定吸附機理主要為離子交換作用。通過動態(tài)連續(xù)流實驗研究抗生素污泥對重金屬離子

4、的持續(xù)吸附能力。在單一金屬離子吸附實驗中，第一輪反應(yīng)結(jié)束后，銅、鎳和鎘離子的吸附效率分別為86.4％、83.3％和68.3％。第二輪反應(yīng)結(jié)束后，吸附效率都有明顯的下降，銅、鎳和鎘離子的吸附效率分別為74.8％、73.2％和48.0％。第三輪反應(yīng)結(jié)束后，銅、鎳和鎘離子的吸附效率分別為63.4％，62.2％和33.3％。三輪反應(yīng)后剩余污泥對三種金屬離子的總吸附容量分別達到112.7、109.0、73.6mg/g，遠遠大于靜態(tài)實驗的吸附容量。

5、根據(jù)不同金屬離子吸附過程剩余污泥可循環(huán)利用2-3輪。根據(jù)單一金屬離子實驗過程中的水質(zhì)變化，可以得出污泥在反應(yīng)中釋放的COD量較少，反應(yīng)后溶液的濁度和色度都較小，溶液澄清透明，濁度和色度都隨著反應(yīng)輪數(shù)的增加而降低。
　　研究了抗生素污泥在吸附重金屬過程中對環(huán)境的影響。通過測定抗生素剩余污泥對斜生柵藻的抑制率及對502發(fā)光菌生長的影響來確定該污泥對環(huán)境的生物毒性效應(yīng)。擬合EC50值，判定污泥浸出液對斜生柵藻沒有抑制作用，在一定濃度下對

6、發(fā)光細(xì)菌表現(xiàn)出微毒。根據(jù)毒性評價標(biāo)準(zhǔn)，污泥毒性等級為Ⅰ級，微毒。抗生素污泥中土霉素和四環(huán)素含量分別為39.32和1367.12μg/g，在水中2h后的浸出量為1.12和13.883μg/g，24h增加至1.96和20.834μg/g。而經(jīng)250℃處理后污泥釋放抗生素量顯著減少，2h為0.269和2.459μg/g，24h為0.731和2.912μg/g。污泥浸出液中測得磺胺類（sul1、sul2）和四環(huán)素類（tetq、tetw和teto