响应曲面法优化Fe(Ⅲ)改性卡氏变形杆菌吸附去除Sb(Ⅴ)及其机理

摘要

水环境中过量Sb(Ⅴ)所引起的环境危害受到越来越多的关注.为了考察工艺参数对铁盐改性生物吸附剂吸附Sb(Ⅴ)效果影响、交互作用及其机理,以Fe(Ⅲ)改性卡氏变形杆菌吸附剂(简称"FMPAs")为研究对象,采用Box-Behnken响应曲面法对FMPAs吸附处理合成含Sb(Ⅴ)废水的吸附时间、FMPAs投加量、pH、温度及Sb(Ⅴ)初始浓度等因素进行优化,确定了最优吸附条件,并对吸附过程的等温模型、动力学模型及吸附机理进行了研究.结果表明:①FMPAs吸附Sb(Ⅴ)的最优条件为吸附时间3.0 h、FMPAs投加量1910.04 mg∕L、pH 2.31、温度45.0°C、Sb(Ⅴ)初始浓度24.80 mg∕L,且最优条件下Sb(Ⅴ)的去除率高达97.03％.②FMPAs对Sb(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量(qmax)为60.506 mg∕g,其吸附动力学过程可采用准一级动力学模型拟合,属于单层吸附和化学吸附.③FMPAs吸附Sb的机理主要为Fe(Ⅲ)改性卡氏变形杆菌生成了Fe—O—OH、Polyose—Fe、Polyose—O—Fe(OH)2等化合物,这些物质中羟基被Sb(Ⅴ)取代生成新的配合物Fe—O—Sb,使Sb(Ⅴ)得到吸附去除.研究显示,FMPAs对Sb(Ⅴ)具有较高的吸附容量,是一种极具潜在应用价值的绿色生物质吸附剂,可用于处理含Sb(Ⅴ)废水.