【摘 要】
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活性污泥胞外聚合物（EPS）是未来极具潜力的生物吸附剂,具有环保、无毒、可再生、可降解、来源易得等优点,EPS中诸多官能团上存在大量的吸附位点,在重金属废水处理等方面具有较高的研究价值和应用前景。目前活性污泥EPS提取方法繁多,尚无统一高效的提取方法。亟需建立一种高效的EPS提取方法。通过草酸钠提取活性污泥EPS实验,发现有较高的提取量。在此基础上对其成分性质进行分析,探究EPS吸附重金属离子的过
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活性污泥胞外聚合物（EPS）是未来极具潜力的生物吸附剂,具有环保、无毒、可再生、可降解、来源易得等优点,EPS中诸多官能团上存在大量的吸附位点,在重金属废水处理等方面具有较高的研究价值和应用前景。目前活性污泥EPS提取方法繁多,尚无统一高效的提取方法。亟需建立一种高效的EPS提取方法。通过草酸钠提取活性污泥EPS实验,发现有较高的提取量。在此基础上对其成分性质进行分析,探究EPS吸附重金属离子的过程和机理,为后续EPS应用于实际重金属废水处理提供理论依据。研究结果如下:（1）通过活性污泥EPS提取实验得出如下结论:单一方法EPS提取量比较:草酸钠法＞Na OH法＞加热法＞超声法,对细胞的破坏程度:加热法＞Na OH＞草酸钠法＞超声法。通过Design expert11.0数据分析软件设计响应面优化实验,建立回归方程模型,得到预测的最优条件为:草酸钠浓度为0.1 mol/L、超声时间为5 min、草酸钠提取时间为46.342 min,在此最优条件下经3次平行试验与实际EPS提取量相差不大,证实了预测值和实验值之间的良好相关性。（2）通过FTIR、EMM、SEM、Zeta电位和XPS等表征方法对EPS组成分析得出如下结论:FTIR显示EPS中存在多种有机官能团,这些官能团大多存在于多糖和蛋白质中,此外EPS中还含有微量脂类物质;EMM表明EPS中存在类色氨酸,属于芳香蛋白类物质;SEM显示EPS样品中,表面整体呈不规则的片状和一些小凸起状结构,有一定的空隙率;Zeta电位表明EPS随p H升高Zeta电位逐渐降低,总体呈电负性;BET测试得出EPS比表面积为6.1814 m~2/g,平均孔径为8.2159 nm;XPS显示EPS中C元素主要以四种基团形式结合,C-C主要来源于氨基酸侧链中的羟基类物质,C-N和C-S主要存在于蛋白质中肽键和硫基,而O-C=O来自于羧基或酯基。（3）EPS对Cu2+和Pb2+吸附实验得出如下结论:EPS对Cu2+、Pb2+的最佳条件为:当p H为6,投加比m(M2+)∶m（EPS）=1∶2,时间为120 min,温度为45℃;解吸实验表明:在p H为1时,解吸60 min对Cu2+、Pb2+的解吸率分别达到90.5%、92.6%;EPS对Cu2+和Pb2+的吸附方式更倾向于Langmuir模型在此模型下Cu2+、Pb2+的理论平衡吸附量分别为588 mg/g、608 mg/g;EPS对Cu2+的吸附过程符合拟二级动力学模型,EPS对Pb2+的吸附过程符合拟一级动力学模型;EPS吸附Cu2+、Pb2+前后的FTIR、SEM-EDX分析得出:吸附位点主要是羟基、甲基、亚甲基、酰胺基团等;Na、Mg、Ga、K峰均有较大幅度的减弱,说明存在离子交换作用,其中含氧官能团参与了吸附反应。图[37]表[18]参[89]
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