随着工业科技的快速发展,重金属离子(如Pb2+)直接或间接地排放到水环境中,通过环境介质在生物体内被富集,然后经食物链进入人体,给人体带来重大健康危害。近年来,食品中重金属污染事件频发,因此,重金属去除也一直是热点研究方向。目前,吸附法因其价格低廉易得,重金属去除效果好,易回收利用等广受科研工作者青睐,在实际运用中主要采用吸附法去除重金属。大量的研究表明果胶具有较强的重金属吸附能力,但是果胶直接作为吸附剂会存在众多问题如:吸附量小,吸附后难以从水中分离以及无法解吸再生利用。为解决上述问题,本课题通过经典的果胶-Ca2+交联技术制备了果胶微球,然后在果胶微球上组装聚间苯二胺,制备一种新型果胶/聚间苯二胺微球,研究其对Pb2+的去除效果以及去除机理。本文主要的研究结果如下:1、通过在果胶微球表面组装聚间苯二胺制备了不同聚间苯二胺含量的新型复合生物吸附剂-P/Pm PDA微球(聚间苯二胺含量分别为64.8%,60.8%,55.5%和41.2%,分别命名为P/Pm PDA160-1,P/Pm PDA80-1,P/Pm PDA40-1和P/Pm PDA20-1)用于去除Pb2+。采用红外光谱,元素分析,X-衍射,热重分析,扫描电镜,比表面积与孔隙度等手段对其进行了结构表征,证实了聚间苯二胺在果胶微球表面的成功组装,并且聚间苯二胺的组装量可以通过调控间苯二胺与果胶微球的质量比实现。研究结果表明相比于果胶微球,P/Pm PDA微球的比表面积与孔隙度更大,热稳定性更好。Pb2+在P/Pm PDA微球上的吸附过程取决于Pb2+溶液初始p H,吸附时间,P/Pm PDA微球吸附剂添加量和初始Pb2+浓度。在p H方面,p H=5.0时,P/Pm PDA微球具有最好的吸附效果。在不同P/Pm PDA微球中,P/Pm PDA20-1仅需4 h就达到吸附平衡,且对高浓度的Pb2+溶液仍具有良好的吸附性能。此外研究表明,P/Pm PDA微球对Pb2+的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,推断该吸附过程属于单分子层并且由化学吸附主导。Langmuir模型预测的P/Pm PDA微球对Pb2+的最大吸附容量为390.9 mg/g。P/Pm PDA微球在连续5个吸附/解吸再生循环后具有良好的可循环利用性能。最后在机理探究方面,推测P/Pm PDA微球对Pb2+的吸附机理主要包含多种效应的共同作用如:多孔效应,静电相互作用,Pb2+和Ca2+,H+之间的离子交换作用以及Pb2+与含氧和含氮官能团的螯合作用。2、在多元阳离子体系下,P/Pm PDA微球对Pb2+的吸附性能有一定程度的降低。在共存Na+和Ca2+体系中,P/Pm PDA微球对Pb2+吸附性能被一定程度的抑制。随着Na+浓度的升高,抑制效果越明显,但随着Ca2+浓度的升高,P/Pm PDA微球对Pb2+的吸附容量呈现先降低后升高的趋势。在共存重金属离子(Pb2+,Fe2+和Cu2+)时,其对Pb2+的吸附影响不大,可能是由于P/Pm PDA微球在该体系下存在多表面吸附。进一步比较了P/Pm PDA微球对三种重金属离子的亲和力均,其大小关系均为Pb2+>Fe2+>Cu2+。在共存螯合剂时,其对Pb2+吸附有显著的抑制作用,随着螯合剂浓度的提高,P/Pm PDA微球对Pb2+的吸附性能保持在较低的水平。此外,P/Pm PDA微球对霉菌具有优良的抑制性能,牛津杯法测定的抑菌圈直径为27-35 mm。3、P/Pm PDA微球在动态填充柱体系下对Pb2+也具有一定的吸附性能,吸附过程主要受进水流速,吸附剂填充高度和初始Pb2+浓度的影响。流速的降低,柱高的增加和初始Pb2+浓度的升高均会延长吸附柱的穿透时间。P/Pm PDA微球在经过连续3次吸附,解吸和再生循环后吸附Pb2+的总量有一定下降,但仍能去除Pb2+。本研究制备的P/Pm PDA微球具有良好的Pb2+吸附性能,可循环利用且耐储藏,是一种综合性能较好的生物吸附剂。