胞外聚合物(EPS)是活性污泥的重要组分,有较好的絮凝性和吸附性,EPS上有诸多官能团为金属离子提供吸附位点,可利用其吸附性能来处理含重金属废水。针对重金属在城市污水处理厂中可能存在累积的现状,本文考察了从曝气池活性污泥提取的EPS对重金属的吸附行为,并利用现代分析手段对其机理进行研究,为EPS在城市污水处理中重金属的污染控制提供一定的理论依据。首先采用五种方法对取自曝气池的活性污泥进行EPS提取。实验结果表明,各方法对EPS提取量顺序为:NaOH法>CER法≈加热法>硫酸法≈超声法。采用组合方法提取时,组合方法提取量普遍高于单一方法或单一方法叠加,超声可显著提高多糖提取量,而NaOH是提取蛋白质的关键。pH是碱热法最重要的影响因素,对蛋白质及多糖的提取量有非常显著的影响。在最优条件下(80℃,10min,pH=13),蛋白质和多糖的提取量分别为29.55mg·g-1和S3.37mg·g-1VSS。通过恒温吸附实验,研究毒性较大的Cu2+和Pb2+,以及污水中常见的Zn2+在EPS上的吸附行为。考察了 pH、EPS投加量、反应时间及金属初始浓度对吸附效果的影响,并对吸附动力学和热力学进行了调查。结果表明,pH显著影响吸附效果,最适pH为5～6,最优投加比为m(M2+):m(EPS)=1:2;Zn2+及Pb2+在前10min内可完成快速吸附阶段,而Cu2+需要20min左右;吸附过程符合二级动力学方程;EPS对金属离子的亲和力大小顺序为Zn2+>Cu2+>Pb2+。采用FTIR、TEM和XRD等研究EPS对重金属的吸附机理。FTIR分析表明,Zn2+和Pb2+的吸附机理较为相似,羧基、羟基、磷酸基团在吸附过程中起了重要作用。Cu2+的吸附除上述几种官能团,可能还有氨基、亚甲基等其他官能团的参与。TEM分析表明,EPS边缘或内部无序聚集大量黑色斑点,在高倍镜下,可观察到清晰的晶格条纹;EDX能谱表明,吸附过程中Ca、Mg、K等含量下降,吸附过程中可能涉及到离子交换作用。XRD分析表明,EPS吸附金属后在2θ约为29.40°处出现新的峰,EPS在吸附金属后可能形成了相应的水合磷酸盐。综上,用超声+NaOH+加热法可以实现EPS提取量的最大化,NaOH是提取蛋白质的关键,而超声有益于多糖的提取。pH、EPS投加量、吸附时间及金属离子初始浓度均对EPS的吸附效果有显著影响,吸附过程符合二级动力学方程。Zn2+及Pb2+在EPS上的吸附机理相似,而Cu2+的吸附过程较为复杂,吸附过程中涉及到离子交换作用,且吸附过程中会形成水合磷酸盐。