固定床中好氧顆粒污泥動態(tài)吸附結(jié)晶紫染料

張彥灼，李文靜，李 軍，卞 偉，李 蕓，陳光輝（北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)試驗(yàn)室，北京 100124）

固定床中好氧顆粒污泥動態(tài)吸附結(jié)晶紫染料

張彥灼，李文靜，李 軍*，卞 偉，李 蕓，陳光輝（北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程北京市重點(diǎn)試驗(yàn)室，北京 100124）

針對印染廢水色度高，脫色難度大的問題，通過固定床工藝?yán)脺缁畹暮醚躅w粒污泥（AGS）對水中結(jié)晶紫（CV）進(jìn)行動態(tài)吸附.通過對固定床高度、CV初始濃度和和流速對穿透曲線的影響進(jìn)行探討，采用Thomas模型和BDST模型對動態(tài)吸附試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)擬合并獲得了相應(yīng)參數(shù).試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著固定床高度的增加，穿透時間和飽和吸附時間延長；當(dāng)CV初始濃度和流速增加時，穿透時間和飽和吸附時間急劇縮短.Thomas模型能夠很好地描述AGS對CV的動態(tài)吸附動力學(xué).當(dāng)CV濃度為100mg/L，流速為8.3mL/min，固定床高度為20cm時AGS 對CV的吸附動力學(xué)與Thomas模型擬合程度最好，相關(guān)系數(shù)為0.9813.BDST模型能準(zhǔn)確預(yù)測穿透時間，平均誤差小于10％.吸附CV染料后AGS可用無水乙醇進(jìn)行再生.

好氧顆粒污泥；結(jié)晶紫；動態(tài)吸附；固定床；BDST模型；Thomas模型

目前，許多合成染料通過多種渠道（紡織、皮革、紙、印刷、食品、化妝品、油漆、顏料、石油、溶劑、橡膠、塑料、農(nóng)藥等）進(jìn)入水中，殘留的染料或是染料的代謝物均會對植物、動物和人類造成毒害、致癌或是引起誘變［1-2］.結(jié)晶紫（CV）作為一種典型的陽離子染料，具有多種用途：生物染色劑、用于皮膚病的治療、家畜和家禽飼料的添加劑用來抑制霉菌的繁殖、消滅腸道寄生蟲和真菌等作用［3］.染料廢水通常采用物理或化學(xué)處理過程，然而，這些技術(shù)通常對于顏色去除效果不佳、費(fèi)用高而且處理染料廢水有很大的局限性［4］.作為去除染料最有效的方法，吸附法廣泛用于染料污染物的去除［5］.許多人將椰子殼［6］、甘蔗粉末［7］、苦楝樹木屑［8］、松果樹皮粉末［9］、淀粉聚合物［10］和橘子皮［11］作為廉價的生物吸附材料.生物吸附的定義為利用活性生物材料吸收有機(jī)物和無機(jī)物，其中包括重金屬、染料和氣味等［12］.與傳統(tǒng)的活性污泥相比，好氧顆粒污泥（AGS）具有良好的沉降性能，密集的微生物結(jié)構(gòu)和孔隙度［13］.迄今為止，在廢水處理中，作為污水處理的自固定化微生物，AGS可以用于處理高濃度有機(jī)物、氮、磷、有毒和有害物質(zhì)廢水等［14］.Wang等［15］利用Fe（III）處理的AGS對水中重金屬銻（Sb）進(jìn)行吸附都取得了良好效果.Vieira等［16］利用玻璃珠結(jié)合殼聚糖在固定床中處理食用色素得到了良好的試驗(yàn)結(jié)果.

AGS的吸附試驗(yàn)主要集中于靜態(tài)吸附，而動態(tài)吸附是實(shí)際應(yīng)用的主要工作方式，所以有必要對動態(tài)吸附進(jìn)行研究.然而，國內(nèi)外對于AGS動態(tài)吸附CV還鮮有報道.本試驗(yàn)將滅活的AGS作為吸附劑裝入固定床吸附柱，研究了填料層高度、CV廢水流速、CV初始濃度對動態(tài)吸附的影響，分別用Thomas模型和BDST模型預(yù)測了AGS對CV的吸附性能，期望開發(fā)一種成本低、可再生循環(huán)使用的染料廢水處理的吸附劑.

1 材料與方法

1.1 好氧顆粒污泥及其滅活

該試驗(yàn)所采用污泥為試驗(yàn)室培養(yǎng)的AGS，AGS的培養(yǎng)過程：取北京某污水處理廠曝氣池的活性污泥作為種泥裝入SBR反應(yīng)器中，SBR反應(yīng)器特征為：圓柱形，高徑比為6.5，有效體積25L，容積交換率為50％；維持水溫在25℃；SBR反應(yīng)器在培養(yǎng)初期通過電磁式空氣泵進(jìn)行曝氣，空氣流量為0.2m3/h.每天運(yùn)行4個周期，進(jìn)水5min，曝氣330min，沉淀20min排水5min.一個周期為360min，靜止沉淀時間隨著培養(yǎng)時間梯度縮小至1min.AGS培養(yǎng)采用人工模擬廢水，具體成分見表1.穩(wěn)定運(yùn)行20d后，在反應(yīng)器內(nèi)獲得AGS，65d后AGS成熟，顆粒尺寸約4.0mm，污泥濃度（MLSS）質(zhì)量濃度為3000mg/L左右，污泥容積指數(shù)（SVI）平均為65mL/g.預(yù)處理：將好氧顆粒污泥放入零下20℃的冰柜中冷凍10h，隨后將其取出解凍后放入燒杯中再放入恒溫水浴鍋中經(jīng)過80℃加熱1h，AGS活性喪失但能夠保持較好的球體形狀.

1.2 結(jié)晶紫染料

結(jié)晶紫（CV），分子式C25H30N3CI，相對分子質(zhì)量為407.99，λmax=580nm，CV是堿性染料，色素離子帶有正電荷，將其配成1000mg/L的溶液，作為后續(xù)試驗(yàn)的母液，試驗(yàn)中使用的其他試劑均為分析純試劑.

1.3 動態(tài)吸附試驗(yàn)

1.3.1 固定床反應(yīng)器 動態(tài)吸附裝置流程如圖1所示.固定床反應(yīng)器是內(nèi)徑為3.0cm、高分別在15，25，35cm的玻璃管，玻璃管底部為0.5cm厚的石英砂芯作為承托層，吸附劑填充高度分別為，20，30cm，通過蠕動泵進(jìn)行溶液流速的調(diào)整，溫度為25℃，pH值為7.

圖1 固定床反應(yīng)器流程示意Fig.1 Flow chart of fixed bed reactor

1.3.2 柱高對吸附過程的影響 稱取42、84和126g的滅活A(yù)GS，固定床內(nèi)的填充對應(yīng)的高度依次為10.0、20.0和30.0cm，蠕動泵的流速設(shè)置為8.3mL/min，溶液濃度為100mg/L，打開蠕動泵開關(guān)，每隔10.0min 取1次樣.

1.3.3 初始濃度對吸附過程的影響 稱取42g的滅活A(yù)GS，固定床內(nèi)的填充高度為10.0cm，蠕動泵的流速設(shè)置為8.3mL/min，配制溶液濃度分別為100，200，300mg/L，打開蠕動泵開關(guān)，每隔10.0min取1次樣.

1.3.4 流速對吸附過程的影響 稱取42g的滅活A(yù)GS，固定床內(nèi)的填充高度為10.0cm，溶液濃度為100mg/L，蠕動泵的流速分別設(shè)置為5.6、8.3 和9.7mL/min，打開蠕動泵開關(guān)，每隔10.0min取1次樣.

1.4 好氧顆粒污泥再生試驗(yàn)

吸附前，AGS用去離子水洗滌3次，去除表面可溶性離子，吸附試驗(yàn)在25℃下進(jìn)行，在容量為100mL的三角燒瓶中加入5g的AGS吸附劑及100mg/L的CV溶液，然后放入恒溫振蕩培養(yǎng)箱中（BS-1E，金壇市醫(yī)療儀器廠），以150r/min振蕩，直至達(dá)到吸附平衡.

將吸附飽和后的AGS置于容量為100mL的三角燒瓶中，加入無水乙醇100mL，恒溫振蕩培養(yǎng)箱（25℃，150r/min）振蕩2h后測溶液吸光度，計(jì)算染料濃度.實(shí)驗(yàn)中樣品均重復(fù)3次（n=3），結(jié)果取平均值.解吸重復(fù)試驗(yàn)5次（n=5），考察AGS多次吸附再生后吸附能力的變化情況.

式中：E為解吸率，％；md為解吸量，mg/L；qtotal為最大的吸附容量，mg/L.

1.5 固定床數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)過程均設(shè)立3個平行樣，以其平均值作為最后結(jié)果，并由誤差棒表征試驗(yàn)潛在誤差，誤差棒控制誤差值在±3％.穿透曲線的穿透點(diǎn)一般取固定床出水中吸附質(zhì)的濃度超過相關(guān)限制標(biāo)準(zhǔn)或?yàn)槌跏紳舛鹊哪骋恢?該試驗(yàn)取Ct=0.55C0時為穿透點(diǎn)，對各穿透曲線的穿透時間進(jìn)行分析.當(dāng)出水濃度達(dá)到95％時通常被稱為吸附飽和濃度［17］.吸附床對應(yīng)的最大的吸附容量qtotal，是在一定的流速和初始濃度下，通過對Cad（Cad=C0-Ct）在時間上的積分面積求得，公式如（2）所示：

式中：ttotal為總的運(yùn)行時間；Q為體積流速；mL/min；A為穿透曲線的面積；Cad=C0-Ct.

固定床的平均吸附量qeq（exp）（mg/g），即單位干重質(zhì)量的吸附劑所能吸附的目標(biāo)污染物的量，可以用下式（3）表示：

式中：m為填充床內(nèi)填料的總干重，g.

運(yùn)行過程中，流經(jīng)吸附床的目標(biāo)污染物的總量（wtotal，mg）可通過（4）式來計(jì)算：

吸附床對目標(biāo)產(chǎn)物的去除率（Y％）的計(jì)算公式如下面（5）所示：

1.6 動態(tài)吸附模型

1.6.1 Thomas模型分析 Thomas模型是最常用且被廣泛用于預(yù)測吸附過程的模型［18］，不僅可對已有試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行曲線模擬來判斷擬合度，而且通過簡單計(jì)算可獲得吸附容量和吸附速率常數(shù)，表達(dá)式如式（6）～式（7）：

式中：Ct為出水濃度，mg/L；Kt為Thomas速率常數(shù)，mL/h·mg；M為固定床填充吸附劑的質(zhì)量，g；Veff為出水體積，mL；q0為固定床的飽和吸附容量，mg/g；Q為固定床的流量，mL/min.

教師可以通過讓學(xué)生去角色扮演、情景劇表演等諸多方式去引導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)。如語文教學(xué)《小鬧鐘》這篇課文，我就創(chuàng)新性的通過讓學(xué)生通過去情景表演，學(xué)生可以在表演的過程中，發(fā)揮想象、模仿、表演能力。讓學(xué)生在活動的過程中豐富學(xué)生的詞匯量，并加深對課文的認(rèn)識。

Thomas模型的線性表達(dá)形式為：

在一定的流速下，ln［（C0/Ct）-1］與t成線性關(guān)系.以ln［（C0/Ct）-1］對t作圖，通過斜率和截距進(jìn)行計(jì)算可以得到不同條件下的飽和吸附容量和吸附速率常數(shù).

1.6.2 BDST模型分析 BDST模型可在較少次數(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得到吸附床的吸附容量和吸附速率常數(shù)，同時在已知流速和初始濃度的條件下對一定范圍內(nèi)的不同流速和初始濃度下裝置達(dá)到的飽和程度進(jìn)行預(yù)測，且結(jié)果較準(zhǔn)確.根據(jù)吸附過程中的對應(yīng)參數(shù)關(guān)系，利用BDST模型來描述柱高、時間、過程濃度和吸附參數(shù)［19］.

固定床高和時間的線性關(guān)系為：

式中：Ct為溶液出水濃度，mg/L；C0為溶液初始濃度，mg/L；N0為吸附容量，mg/L；v為溶液流速，mL/ min；Ka為BDST模型速率常數(shù)，L/（mg·h）；t為溶液流過固定床的時間，h；Z為柱高，cm.

式（9）也可簡化為下式：

若僅改變CV流速時，BDST模型中的a可按式（10）計(jì)算：

式中：CF為進(jìn)水濃度為C′0時的出水濃度，CB為進(jìn)水濃度為C0時的出水濃度.

2 結(jié)果與討論

吸附床的填充高度直接影響了整個反應(yīng)器的運(yùn)行時間，對吸附過程的影響較為明顯，為了研究不同固定床高度對吸附的影響，該試驗(yàn)分別在10，20，30cm高度進(jìn)行動態(tài)吸附，根據(jù)式（2）～式（5）計(jì)算出CV固定床的吸附參數(shù)（表1）.由圖2（a）可看出，隨著固定床高度的增加，吸附的穿透時間和吸附飽和時間相應(yīng)增加，吸附曲線的坡度呈現(xiàn)逐漸變緩的趨勢，吸附穿透時間分別為55，150，210min，吸附飽和時間分別為350，420，540min.由表1可見，固定床高度增加的同時，固定床的吸附能力和吸附效率也隨之提高，qeq和去除率（Y）也相應(yīng)提高.這是因?yàn)殡S著固定床高度的增加，對應(yīng)固定床內(nèi)的吸附位點(diǎn)增多，停留時間也得到了延長，有利于吸附質(zhì)和活性吸附點(diǎn)位接觸從而進(jìn)行吸附去除.當(dāng)固定床高度增加后，染料分子有更多的機(jī)會和時間與吸附劑接觸，從而染料的去除率得到提高［20］.

圖2 不同柱高、初始濃度及流速下的穿透曲線Fig.2 Breakthrough curve under different fixed bed heights，initial concentrations and flow rates

表1 不同條件下好氧顆粒污泥動態(tài)吸附試驗(yàn)參數(shù)Table 1 Dynamic Adsorptive parameters of AGS under different conditions

2.2 初始濃度對吸附過程的影響

由圖2（b）可看出，隨著CV初始濃度的增加，吸附的穿透時間和吸附飽和時間均減少.達(dá)到穿透點(diǎn)的時間分別為70，36，23min，吸附飽和時間分別為300，240，180min.初始濃度增加時，吸附曲線斜率增大，上升速度變快.表1看出，CV初始濃度的變化影響著固定床吸附劑的飽和速率和穿透時間.初始濃度增加時，qtotal和qeq均增加，但是Y值變化相差不大，原因是初始濃度的增加，AGS表面和溶液中染料分子的濃度差越大，因此產(chǎn)生的吸附推動力也隨之增大，CV的吸附速率得到了提高，縮短了有效吸附區(qū)的高度［21］.

2.3 流速對吸附過程的影響

表2 好氧顆粒污泥與其他吸附劑的吸附量比較Table 2 Comparison of CV biosorption capacity of AGS with other reported adsorbents.

由圖2（c）可看出，隨著流速的增加，吸附的穿透時間和吸附飽和時間均減少，達(dá)到穿透點(diǎn)的時間分別為108，77，55min，吸附飽和時間分別為450、400和360min.流速增加時，吸附曲線斜率增大，上升速度變快.表1看出當(dāng)流速變化時，隨著流速的加快qtotal、Y和qeq呈現(xiàn)下降的趨勢.出現(xiàn)上述現(xiàn)象可以解釋為當(dāng)流速較低時，染料分子有更多的時間與吸附劑接觸，而且染料分子能夠更容易找到結(jié)合點(diǎn)位或者更容易進(jìn)入到吸附劑中［27］.當(dāng)流速加快時，染料與吸附劑接觸時間變短，染料沒有足夠的時間與吸附劑上的吸附點(diǎn)位結(jié)合或者是進(jìn)入到吸附劑內(nèi)部，從而在達(dá)到吸附平衡之前就與吸附劑分離［23］.通過傳質(zhì)也可以看出，在較大的流速條件下質(zhì)量傳遞系數(shù)增大，也就是流速的增大導(dǎo)致AGS周圍溶液的流動加快，固定床反應(yīng)器中容納了較高的CV濃度，吸附速率加快的同時也吸附了更多的CV，從而導(dǎo)致固定床在較短的時間內(nèi)達(dá)到飽和.Uddin等［24］在固定床中利用菠蘿蜜葉粉吸附亞甲藍(lán)也得到了相似結(jié)論.

通過表2可以看出：通過比較不同吸附劑對于CV吸附的平衡吸附量qeq，AGS比其他吸附劑的吸附能力更強(qiáng)，說明AGS能夠作為吸附劑用于染料廢水的處理.

2.4 Thomas模型模擬

Thomas模型是由Thomas于1944年提出的研究柱狀吸附床的吸附動力學(xué)模型，用它可估計(jì)吸附質(zhì)的平衡吸附量和吸附速率常數(shù).

在一定的流速下，ln［（C0/Ct）-1］與t成線性關(guān)系.根據(jù)式（6）～式（7）以ln［（C0/Ct）-1］對t作圖，通過斜率和截距進(jìn)行計(jì)算可以得到不同條件下的飽和吸附容量q0和吸附速率常數(shù)k1，根據(jù)在不同柱高、初始濃度和流速下得到的數(shù)據(jù)列于表2.

表3 不同CV初始濃度、流速和固定床高時Thomas模型參數(shù)Table 3 Thomas model parameters at different initial concentrations，flow rates and height of fixed bed

由表3可以看出，Thomas模型的曲線R2＞0.95，說明模型擬合程度較好，說明該試驗(yàn)研究中，Thomas模型能夠很好地描述AGS吸附CV.隨著柱高的增加k1和q0均增加，柱高由20cm增大到30cm時，q0只增加了0.21mg/g，當(dāng)固定床柱高由10cm增大到20cm時卻增加了2.1mg/g，說明在較低固定床高度下q0增加效率要優(yōu)于較高固定床高度下的增加效率，當(dāng)高度達(dá)到20cm時已達(dá)到較大值，考慮試驗(yàn)的有效性和經(jīng)濟(jì)性將20cm作為該試驗(yàn)的吸附高度.隨著流速和初始濃度的增加k1和q0均減少，這是由于CV濃度增大導(dǎo)致CV分子擴(kuò)散增快而提高了其在吸附劑中的擴(kuò)散系數(shù)，使得AGS吸附劑能夠迅速達(dá)到飽和，穿透時間減少根據(jù)Thomas模型計(jì)算得到的q0值可以看出Thomas模型適用于穿透時間較長的動態(tài)固定床的動力學(xué)研究.

2.5 BDST模型參數(shù)

BDST模型對不同柱高條件下的吸附過程進(jìn)行描述，此模型應(yīng)用廣泛，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時可提供適用的計(jì)算公式得到預(yù)測結(jié)果.圖3是柱高為10、20和30cm時Ct/C0=0.30、0.55和0.70時對應(yīng)的時間t對柱高Z的3條曲線，BDST模型的曲線R2＞0.96，說明該模型擬合程度較好，圖3中BDST曲線隨著Ct/C0的增大，斜率相應(yīng)的增加，根據(jù)表3和式（8）～式（9）中計(jì)算可以看出當(dāng)Ct/C0＞0.5時，截距b＞0，而當(dāng)Ct/C0＜0.5時，截距b＜0.當(dāng)Ct/C0的值從0.30增加到0.70時，其吸附速率常數(shù)Ka由0.00022降低到0.00008（Ka表示吸附質(zhì)從液相到固相（吸附劑）的擴(kuò)散速率），說明隨著固定床的運(yùn)行，柱內(nèi)吸附劑中CV濃度不斷上升，吸附劑內(nèi)外的吸附質(zhì)濃度梯度減小，吸附能力降低，吸附速率隨之下降；當(dāng)Ka值較大時，說明液相到固相的擴(kuò)散速率更快，填充高度較低的固定床吸附能力更強(qiáng)，達(dá)到穿透點(diǎn)的時間更長.當(dāng)Ct/C0值逐漸增大，吸附容量N0逐漸增加，說明隨著吸附時間的增加，吸附劑吸附CV的總量不斷上升，即吸附總量增加.

圖3 BDST模型擬合曲線Fig.3 Fitting curve in BDST model

2.6 BDST模型預(yù)測參數(shù)

2.6.1 流速和初始濃度預(yù)測 通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算，根據(jù)BDST模型得到所需參數(shù)，在不同的流速和初始濃度下的運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測.以Ct/C0=0.30、0.55和0.70時所對應(yīng)的流速和初始濃度進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果和實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果分別列于表4中和表5中，通過對比計(jì)算理論時間ttheo和實(shí)際時間texp來預(yù)測值的準(zhǔn)確性.試驗(yàn)過程中主要參數(shù)流速和初始濃度主要是在v=8.3mL/min和C0=100mg/L的條件下得到的，將其用于流速v=5.6mL/min和v=9.7mL/min和初始濃度C0=200mg/L和C0=300mg/L的預(yù)測.

表4 BDST 模型主要參數(shù)Table 4 The major parameters based on BDST model

根據(jù)式（10）～式（12）和表4可以看出，所有ttheo與texp均較為接近，通過誤差值β可以看出只有當(dāng)（Ct/C0=0.30，v=8.3mL/min）時誤差大于10％，其他參數(shù)誤差百分比均小于10％.（Ct/C0=0.30，v=8.3mL/ min）誤差=23.81％，造成這種現(xiàn)象的原因是Ct/C0較低，在v=8.3mL/min時ttheo與texp相差1.67min，由于texp=8.67min時間較短與ttheo=7.00min易出現(xiàn)較大比例誤差，但誤差絕對值并不大，不影響整個試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過后面Ct/C0=0.55和0.70的誤差值均小于5％可以看出BDST對于AGS吸附CV的流速的預(yù)測具可行性.BDST模型不需要做大量的繁瑣試驗(yàn)，通過參數(shù)計(jì)算即可以預(yù)測其他流速［25］.

根據(jù)式（10）～式（12）和表5可以看出，當(dāng)（Ct/C0=0.30，C′0=300mg/L）時出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，造成這種現(xiàn)象的原因是初始濃度過大（300mg/L），出水的Ct/C0均大于0.3，所以ttheo與texp無法計(jì)算.其他數(shù)據(jù)中ttheo與texp均較為接近，通過誤差值β可以看出只有當(dāng)（Ct/C0=0.30，C0`=200mg/L）時誤差大于10％，其他參數(shù)誤差百分比均小于10％，（Ct/C0=0.30，C′0=200mg/L）誤差=12.63％，造成這種現(xiàn)象的原因是Ct/C0較低，在C′0=200mg/L時ttheo與texp相差0.25min，由于texp=1.75min時間非常短與ttheo=2.00min易出現(xiàn)較大比例誤差，但誤差絕對值非常小，不影響整個試驗(yàn)數(shù)據(jù).通過后面Ct/C0=0.55和0.70的誤差值均小于5％可以看出BDST模型對于AGS吸附CV的流速預(yù)測具有較高的可行性.

表5 BDST模型對流速的預(yù)測Table 5 Predicted the flow rate based on the BDST model

表6 BDST模型對初始濃度的預(yù)測Table 6 Predicted the initial concentration based on the BDST model

2.7 好氧顆粒污泥再生試驗(yàn)

表7 無水乙醇對好氧顆粒污泥的再生Table 7 Regeneration of aerobic granular sludge based on ethyl alcohol absolute

利用無水乙醇對AGS進(jìn)行再生試驗(yàn)，重復(fù)吸附-解吸過程5次，根據(jù)式（1）和表6可以看出隨著吸附-解吸次數(shù)的增加，AGS對CV的吸附率和解吸率均出現(xiàn)略微下降，但平均吸附率大于90％，平均解吸率大于50％.根據(jù)表6看出經(jīng)過無水乙醇再生后，解吸效果良好，重復(fù)吸附-解吸過程中AGS能夠保持很好的吸附效果說明無水乙醇對于AGS的再生是一種非常好的解吸劑.

3 結(jié)論

3.1 固定床工藝?yán)脺缁預(yù)GS對堿性染料CV進(jìn)行動態(tài)吸附試驗(yàn)，固定床高度的增加與穿透時間、吸附飽和時間和去除率呈正相關(guān)性，初始濃度和流速的增加則與穿透時間、吸附飽和時間和去除率呈負(fù)相關(guān)性.

3.2 通過與其他吸附劑的比較可以看出AGS 的qeq達(dá)到68.8mg/g，顯著高于其他生物吸附劑.Thomas模型能夠很好的描述AGS對CV的動態(tài)吸附動力學(xué).當(dāng)CV濃度為100mg/L，流速為8.3mL/min，固定床高度為20cm時，AGS對CV的吸附動力學(xué)與Thomas模型擬合程度最好，相關(guān)系數(shù)R2=0.9813，且可以用Thomas模型來預(yù)測AGS固定床對CV的動態(tài)吸附量.

3.3 BDST模型能夠充分地描述AGS固定床高度在不同Ct/C0下與穿透時間之間的關(guān)系，對改變CV初始濃度和流速時的穿透時間進(jìn)行預(yù)測時可以得到較為精確的試驗(yàn)結(jié)果.理論時間（ttheo）與實(shí)際時間（texp）平均誤差小于10％.

3.4 利用無水乙醇對AGS進(jìn)行再生，解吸率大于50％，再生后吸附效果良好.

3.5 試驗(yàn)表明，AGS可以在固定床工藝中作為吸附劑去除水中的CV染料.

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Fixed bed column study for the adsorption of crystal violet dye by aerobic granular sludge.

ZHANG Yan-zhuo，LI Wen-jing，LI Jun*，BIAN Wei，LI Yun，CHEN Guang-hui（Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering，College of Architecture and Civil Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）.China Environmental Science，2015，35（6）：1726～1733

The high colority and hard to decolorization were the most important tasks on printing and dyeing waste water.The ability of inactivated aerobic granular sludge（AGS）to adsorb crystal violet（CV）from aqueous solutions using fixed bed column reactor were studied.Column adsorption studies were carried out at different bed heights，initial dye concentrations and flow rate.Column adsorption experimental data and corresponding parameters were obtained by Thomas model and bed depth service time（BDST）model.Results showed that as the height of adsorbent was increasing，breakthrough time and adsorption saturation time became longer.But when the initial dye concentrations and flow rate were increasing，breakthrough time and adsorption saturation time became shorter.Thomas model described column adsorption of CV kinetics well.When concentration of CV at 100mg/L，flow rate at 8.3mL/min and fixed bed height at 20cm，Thomas model showed good agreement with the experimental results（R2=0.9813）.BDST model could predict breakthrough time accurately and average error were less than ten percent.Desorption of CV from AGS was using Ethyl alcohol absolute.

aerobic granular sludge；crystal violet；column adsorption；fixed bed column；BDST model；Thomas model

X703

A

1000-6923（2015）06-1726-06

張彥灼（1987-），男，河南新鄉(xiāng)人，北京工業(yè)大學(xué)博士研究生，研究方向?yàn)閺U水處理技術(shù).發(fā)表論文2篇.

2014-10-30

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2014ZX0740-6002）

* 責(zé)任作者，教授，jglijun@bjut.edu.cn