微生物絮凝剂MBFGAl与聚合氯化铝复配对水中残铝影响研究

摘要

微生物絮凝剂(MBF)，又被称作第三代絮凝剂，是由微生物产生的具有絮凝活性的有机物质。其形式可以是微生物细胞，也可以是细胞的结构物质或是其代谢产物，主要成分是糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素，核酸等大分子物质，因其特定结构和组合而形成了良好的絮凝性能。多粘类芽孢杆菌Paenibacilluspolymyxa GA1为本实验室从土壤中筛选出来的一株高效产絮菌株，所产絮凝剂MBFGA1具有广泛的絮凝、脱色作用。以传统絮凝剂与MBF配合使用可以提高MBF的絮凝效率、缩减投加量、降低二次污染。
　　 本项研究将对MBFGA1与PAC复配处理过程进行优化研究，探讨MBFGA1与PAC复配对水中残铝浓度的影响。研究对象为PAC与MBFGA1复配处理过后高岭土悬浊液的上清液中残铝浓度。采用中心复合设计法(Central CompositeDesign，CCD)对多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa GA1所产絮凝剂(MBFGA1)与聚合氯化铝(PAC)复配对水中残铝浓度影响进行了优化，设定5个影响因子分别为pH值、MBFGA1投加量、PAC投加量、吸附时间和吸附温度，响应值为絮凝率和残铝浓度，并对吸附过程的热力学特征进行了研究。响应面实验分别拟合出了关于絮凝率和残铝浓度的二次模型，决定系数(R2)分别为0.8485和0.8025，表明拟合情况良好。实验结果表明，影响水中残铝的显著性因素是MBFGA1投加量，PAC投加量；获得较好絮凝率和低残铝的最佳条件为pH值8.54，MBFGA1投加量111.02 mg·L-1，PAC投加量86.22 mg·L-1，吸附时间81.94 min和吸附温度23.51℃，在最佳条件下絮凝率和残铝浓度的预测值为97.98％和134.32μg·L-1，实测絮凝率和残铝浓度分别为96.71％和136.45μg·L-1，与预测值接近；吸附90 min后MBFGA1对Al3+吸附量为2.18-5.11 mg·g-1，而且吸附速率较快，吸附5 min时吸附量已达吸附90 min时的80％以上，吸附60 min时基本达到平衡。MBFGA1对Al3+的吸附动力学符合Lagergren准二级反应速率方程模型；红外光谱分析表明，MBFGA1对铝的吸附以化学吸附为主，起作用的基团主要是-OH、C=O及C-O-C基团。