第1章緒論/001

1.1重金屬污染概述001

1.1.1重金屬污染及其來源002

1.1.2重金屬污染的危害004

1.1.3重金屬廢水污染現狀007

1.2廢水生物處理技術概念009

1.2.1廢水生物處理技術原理009

1.2.2廢水生物處理技術體繫011

1.3我國和歐盟部分國家對多種重金屬現行排放限值013

1.4本章小結014

參考文獻014



第2章重金屬廢水處理基礎/016

2.1重金屬廢水處理傳統技術016

2.1.1化學法016

2.1.2物理化學法018

2.2重金屬廢水處理生物吸附法019

2.2.1生物吸附劑的來源和類型020

2.2.2生物吸附機理021

2.2.3生物吸附過程022

2.3重金屬生物吸附研究進展022

2.3.1國內研究進展022

2.3.2國外研究進展024

2.4人工制備生物基吸附劑研究進展026

2.4.1生物炭吸附劑026

2.4.2藻類吸附劑026

2.4.3菌類吸附劑027

2.4.4農林廢棄物吸附劑027

2.4.5復合生物吸附劑028

2.5生物基吸附劑處理重金屬廢水前景展望028

2.6磁性分離技術在廢水處理中的應用029

2.6.1共沉澱法030

2.6.2溶膠-凝膠法030

2.6.3共混包埋法032

2.7本章小結032

參考文獻032



第3章生物基吸附劑表征及性能分析/034

3.1表征分析方法034

3.1.1FTIR分析034

3.1.2RS分析035

3.1.3SEM分析036

3.1.4TEM分析037

3.1.5XRD分析037

3.1.6XPS分析038

3.2吸附等溫線模型039

3.2.1Langmuir模型039

3.2.2Freundlich模型040

3.2.3Temkin模型040

3.2.4Sips模型041

3.3吸附動力學分析041

3.3.1準一階動力學041

3.3.2準二階動力學041

3.4吸附容量與去除率計算042

3.5本章小結042

參考文獻042



第4章生物填充技術在處理含鉻廢水中的應用/044

4.1實驗材料045

4.1.1材料045

4.1.2固定化載體045

4.2實驗方法045

4.2.1吸附劑吸附性能實驗045

4.2.2吸附劑預處理實驗046

4.2.3等溫吸附實驗046

4.2.4菌體固定方法046

4.2.5填充柱吸附實驗047

4.2.6吸附劑解吸附實驗047

4.3結果與討論048

4.3.1吸附劑吸附性能評定048

4.3.2預處理對六價鉻去除的影響049

4.3.3等溫吸附實驗結果050

4.3.4Thomas模型的應用052

4.3.5填充柱吸附六價鉻的穿透曲線054

4.3.6吸附劑的再生和重復利用054

4.4本章小結056

參考文獻057



第5章磁性分離技術在生物吸附處理含鉻廢水中的應用/058

5.1實驗材料059

5.1.1材料059

5.1.2包埋劑059

5.2實驗方法059

5.2.1磁性Fe3O4粒子合成059

5.2.2Fe3O4粒子磁性測定059

5.2.3生物功能磁珠制備059

5.2.4生物功能磁珠性能測定060

5.2.5溶液配制060

5.2.6鉻的吸附實驗061

5.2.7共存離子對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響061

5.2.8鉻的分析方法062

5.2.9其他實驗方法062

5.3結果與討論062

5.3.1Fe3O4顆粒磁性測定062

5.3.2生物功能磁珠的性能063

5.3.3吸附工藝流程063

5.3.4pH值對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響063

5.3.5溫度對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響064

5.3.6共存離子對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響064

5.3.7生物功能磁珠對六價鉻的吸附能力066

5.3.8鉻生物吸附的特性067

5.3.9Langmuir吸附等溫線068

5.3.10吸附動力學068

5.3.11生物功能磁珠吸附六價鉻後的解吸附和重復利用069

5.3.12傅裡葉變換紅外光譜分析070

5.3.13拉曼光譜分析070

5.3.14掃描電子顯微鏡分析073

5.4本章小結074

參考文獻074



第6章發酵工業副產品在處理含鉻廢水中的應用/076

6.1實驗材料077

6.1.1材料077

6.1.2包埋劑077

6.2實驗方法077

6.2.1廢棄菌體處理077

6.2.2磁性Fe3O4粒子合成以及磁性測定077

6.2.3生物功能磁珠制備077

6.2.4生物功能磁珠性能測定078

6.2.5其他實驗方法078

6.3結果與討論078

6.3.1生物功能磁珠的性能078

6.3.2pH值對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響078

6.3.3溫度對生物功能磁珠吸附六價鉻的影響080

6.3.4三種發酵工業廢棄菌體磁珠的吸附能力081

6.3.5鉻生物吸附的特性082

6.3.6Langmuir吸附等溫線083

6.3.7吸附動力學084

6.3.8三種發酵工業廢棄菌體磁珠解吸附和重復利用084

6.4本章小結085

參考文獻086



第7章微生物吸附法在處理含鉛廢水中的應用/087

7.1實驗材料088

7.1.1主要試劑088

7.1.2樣品來源088

7.1.3培養基089

7.2實驗方法089

7.2.1菌種分離與篩選089

7.2.2耐鉛菌種鋻定089

7.2.3生長曲線測定090

7.2.4鉛溶液配制090

7.2.5pH值測定091

7.2.6耐鉛菌株分離、篩選與純化091

7.2.7生長曲線091

7.2.8生物吸附劑制備091

7.2.9吸附條件研究092

7.2.10吸附動力學研究093

7.3結果與討論093

7.3.1耐鉛菌的菌落形態特征093

7.3.2菌株H1掃描電鏡結果094

7.3.3菌株H1 16S rDNA序列分析結果095

7.3.4菌株H1投加量對含鉛廢水處理效果的影響096

7.3.5pH值對含鉛廢水處理效果的影響097

7.3.6初始濃度對含鉛廢水處理效果的影響098

7.3.7溫度對含鉛廢水處理效果的影響098

7.3.8吸附動力學實驗099

7.3.9吸附機理分析100

7.4本章小結102

參考文獻103



第8章ARSIB生物吸附劑在處理含鉛廢水中的應用/105

8.1實驗材料106

8.1.1材料106

8.1.2試劑106

8.2試驗方法107

8.2.1菌懸液制備107

8.2.2ARSIB制備107

8.2.3各因素對ARSIB相關性能及去除率的測試108

8.2.4ARSIB制備109

8.2.5ARSIB對鉛離子吸附性能研究109

8.2.6解吸與再生利用109

8.3結果與討論110

8.3.1各因素對ARSIB固定化的影響110

8.3.2ARSIB制備配比111

8.3.3ARSIB對含鉛廢水處理效果的影響113

8.3.4解吸與再生利用分析117

8.3.5ARSIB重復利用性119

8.3.6實際工業廢水吸附處理120

8.3.7吸附機理分析120

8.4本章小結123

參考文獻124



第9章超聲技術在生物吸附處理含鉛廢水中的應用/126

9.1實驗材料126

9.1.1材料126

9.1.2包埋劑127

9.2實驗方法127

9.2.1生物吸附劑制備方法127

9.2.2實驗方法127

9.3結果與討論128

9.3.1生物吸附劑對水溶液中鉛的吸附條件優化128

9.3.2生物吸附鉛的機理研究132

9.3.3掃描電鏡分析133

9.3.4傅裡葉變換紅外光譜分析134

9.3.5實際廢水重金屬離子去除研究134

9.4本章小結135

參考文獻135



第10章改性介孔分子篩吸附劑在處理含鉛廢水中的應用/136

10.1實驗材料136

10.1.1材料136

10.1.2改性劑137

10.2實驗方法137

10.2.1改性介孔分子篩吸附劑制備方法137

10.2.2批量實驗方法137

10.3結果與討論138

10.3.1改性介孔分子篩對水溶液中鉛的吸附條件優化138

10.3.2改性介孔分子篩吸附Pb2 機理研究142

10.3.3掃描電鏡分析143

10.3.4傅裡葉變換紅外光譜分析143

10.4本章小結144

參考文獻144



第11章改性殼聚糖基生物吸附劑在處理含銅廢水中的應用/146

11.1實驗材料146

11.1.1材料146

11.1.2交聯劑147

11.2實驗方法147

11.2.1ECH改性殼聚糖/纖維素制備147

11.2.2吸附實驗147

11.2.3交聯度的測定147

11.3結果與討論148

11.3.1改性條件對吸附效果的影響及配比的確定148

11.3.2改性材料表征分析151

11.3.3吸附影響因素研究153

11.3.4吸附機理研究155

11.4本章小結159

參考文獻160



第12章生物基吸附劑在處理含鎘廢水中的應用/161

12.1水體中鎘污染的來源、現狀及危害161

12.2水體中重金屬鎘的修復技術162

12.2.1重金屬鎘的物理修復技術162

12.2.2重金屬鎘的化學修復技術162

12.2.3重金屬鎘的生物修復技術164

12.3生物基吸附材料在重金屬鎘廢水處理中的應用165

12.4植物材料167

12.5本章小結167

參考文獻167

隨著我國現代工業的快速發展，尤其金屬礦的開采、冶煉、加工及制造活動的開展，致使大量多種重金屬進入水體，引起了嚴重的水環境污染，造成生態繫統嚴重受損，甚至威脅到人類生存與健康。為了樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，環境保護部和國務院相繼正式發布了《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》以及《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”），這些舉措說明水污染治理是目前我國亟待解決的生態環境問題，體現了政府對水污染治理的重視程度。

目前，生物處理重金屬工業廢水是國內外水處理研究領域的熱點課題之一。本書主要以微生物及農林業副產品等為生物基材料，制備高效復合生物吸附劑用來吸附處理工業廢水中重金屬，具有重要的理論支撐與實踐指導意義。生物基吸附劑具有環境友好、廉價易得、制備簡單、運行穩定，處理高效等特點。本書著重對生物基吸附劑材料制備、改性、磁性固液快速分離技術等進行繫統的實驗研究，利用TEM、SEM、FTIR、XRD、XPS、RS等表征分析手段探究了幾種典型重金屬的吸附機理、吸附動力學和吸附熱力學。

本書共分12章，介紹了水體中重金屬污染的來源、危害以及國內外重金屬廢水處理技術現狀。結合著者多年來對重金屬廢水的實驗研究成果，對生物基吸附劑制備、吸附水體重金屬的機理、磁性固液分離體繫建立的技術要點、研究現狀等進行了繫統整理。本書既有詳細具體的實驗研究，又有深入的理論分析，可供從事重金屬廢水處理的技術人員、科研人員和管理人員閱讀參考，也可供高等學校市政工程以及環境工程專業師生學習使用。

特別感謝內蒙古工業大學宋蕾教授、白潤英副教授等諸位同事在本書撰寫過程中的鼎力支持，同時感謝課題組陳晨、崔鳳嬌、江港、成恬嘉，王之夏及劉欣欣等多位碩士在資料收集和校稿等工作中的辛苦付出，感謝南昌航空大學肖瀟博士和劉婷博士的無私幫助與支持。

限於著者水平，書中的疏漏和不妥之處在所難免，敬請各位讀者批評與指正，著者不勝感激。



李會東

2021年4月