鄒文強(qiáng)， 舒慶， 許寶泉

（江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院，江西 贛州341000）

釤（Sm）、鋱（Tb）、鐿（Yb）等 15 種鑭系元素和與鑭系元素性質(zhì)極為相似的鈧、釔共17種元素，統(tǒng)稱為稀土元素.稀土是冶金機(jī)械、石油化工、玻璃陶瓷、磁性材料、發(fā)光和激光材料、儲氫材料、催化材料、核材料、肥料、飼料等重要的添加劑，被譽(yù)為“工業(yè)維生素”[1-3].在我國南方地區(qū)（如江西贛州）廣泛分布著以離子相形態(tài)存在的稀土礦，其富含中重稀土元素.由于稀土元素分布分散，往往雜亂成礦，再加上它們的性質(zhì)彼此很相似，所以單一稀土元素的分離是一個(gè)極為困難和復(fù)雜的過程.目前，主要采用原地浸礦法來實(shí)現(xiàn)稀土元素的開采利用，這類方法使用簡單、自動(dòng)化程度高，但缺點(diǎn)是稀土礦層各部位的礦石膠結(jié)程度和滲透性不均勻，這樣在增加浸出液的時(shí)候會將部分稀土元素帶入礦山廢水中，導(dǎo)致資源浪費(fèi).

因此，從稀土礦山廢水中回收和循環(huán)利用稀土技術(shù)已成為解決當(dāng)前稀土領(lǐng)域資源和環(huán)境問題的重要途徑和手段.但是，稀土礦山廢水中稀土離子含量在1～100 mg/L，通常利用樹脂吸附分離法進(jìn)行稀土元素（如鐿元素）的純化處理回收[4-6].如熊春花等[7,8]利用新型螯合亞氨基二乙酸樹脂在NaAc-HAc緩沖體系中對鐿（Ⅲ）進(jìn)行吸附研究，研究發(fā)現(xiàn)亞氨基二乙酸樹脂對鐿（Ⅲ）的吸附在pH=5.13的NaAc-HAc緩沖體系中較優(yōu)，每克樹脂在298 K下的靜態(tài)飽和吸附容量為187 mg，并且1～2 mol/L HCl可以對亞氨基二乙酸樹脂進(jìn)行脫附.之后，又在此研究基礎(chǔ)上開發(fā)出凝膠型弱酸樹脂對鐿（Ⅲ）進(jìn)行吸附研究，結(jié)果顯示凝膠型弱酸樹脂對鐿 （Ⅲ）的吸附在pH=5.5的 NaAc-HAc緩沖體系中較優(yōu)，每克樹脂在298 K下的靜態(tài)飽和吸附容量為 256.8 mg，利用3 mol/L HCl可以進(jìn)行脫附處理.

雖然樹脂法在純化回收稀土離子方面性能優(yōu)良，但是生產(chǎn)樹脂需要大量的有機(jī)溶劑，并且后期處理成本高，且產(chǎn)生的二次廢水、廢氣問題會進(jìn)一步污染環(huán)境.對此研究人員提出利用生物材料對稀土礦山廢水中稀土離子的吸附回收，主要選取細(xì)菌、真菌、酵母、藻類作為金屬離子的吸附劑.相比于傳統(tǒng)樹脂吸附法，生物吸附法是一種新興的廢水處理技術(shù)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：原料來源豐富，品種多，成本低；設(shè)備簡單，易操作，投資小，運(yùn)行費(fèi)用低；吸附量大，處理效率高；在低濃度下金屬可以被選擇性地去除；pH值和溫度范圍寬；可有效進(jìn)行金屬回收[9-11].如徐淑霞等[12]利用黃孢原毛平革菌210作為生物吸附劑處理 La3+，當(dāng) pH=7，La3+濃度為 40 mg/L，菌體投加量為60 mg/L，吸附時(shí)間為120 min時(shí)，La3+吸附量可達(dá)到最大值141±4.72 mg/g.Abuzer等[13]首次將螺旋藻運(yùn)用在含有低濃度Cd2+和Ni2+工業(yè)廢水的處理上，結(jié)果發(fā)現(xiàn) Cd2+和 Ni2+的最大吸附量分別為 73.64 mg/g和69.04 mg/g.

基于使用螺旋藻吸附分離礦山廢水中的低濃度稀土離子（如Yb3+）的報(bào)道較缺乏的現(xiàn)狀，文中嘗試將螺旋藻運(yùn)用于吸附分離模擬礦山廢水中的Yb3+，并通過研究被處理液的pH值、螺旋藻的劑量、初始鐿離子濃度和吸附時(shí)間等因素，探討螺旋藻吸附Y(jié)b3+過程中的影響因素.以期在稀土離子生物富集、生物分離和稀土礦山廢水的治理方面發(fā)揮作用.

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 螺旋藻生物質(zhì)吸附劑的培養(yǎng)

螺旋藻的培養(yǎng)過程如下：①將藻種放入Zarrouk培養(yǎng)基中，冷光源3000 lx連續(xù)光照，并將轉(zhuǎn)速和溫度設(shè)定為90 r/min和25℃；②培養(yǎng)完成后，將收集到的螺旋藻經(jīng)離心機(jī)于8 000 r/min下離心8 min，收集螺旋藻生物質(zhì)；③將收集到的螺旋藻沉淀物用蒸餾水洗滌2次，并重復(fù)離心作用2次，放入烘箱中于70℃干燥24 h，收集干燥后的螺旋藻生物質(zhì)；④將收集到的干燥螺旋藻生物質(zhì)研磨，并經(jīng)75～100 μm篩網(wǎng)篩選，存儲備用.

1.2 螺旋藻結(jié)構(gòu)表征

利用掃描電子顯微鏡（SEM，MLA650，美國FEI公司）觀察螺旋藻的外觀形貌；利用傅里葉紅外光譜儀 （FT-IR，Magna-IR 750， 美國 Nicolet公司），經(jīng)KBr壓片法分析吸附Y(jié)b3+前后的螺旋藻表面官能團(tuán)的變化；通過多功能成像電子能譜儀（XPS，ESCALAB 250XI，美國賽默飛世公司），采用單色AlKl（hv=1 486.6 eV），功率為 150 W，50 000束斑對螺旋藻吸附Y(jié)b3+前后不同元素之間所形成的價(jià)鍵情況差異進(jìn)行了分析.

1.3 稀土鐿離子的濃度測定

水溶液中鐿的測定按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)體系中的《GB/T 18115.11-2006單道掃描電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法[14,15].

1.4 吸附實(shí)驗(yàn)

為了測定吸附劑較優(yōu)吸附條件，通過調(diào)節(jié)pH值、吸附劑劑量、吸附時(shí)間和Yb3+初始濃度，實(shí)驗(yàn)于25℃下批量進(jìn)行.Yb3+的吸附實(shí)驗(yàn)在pH值2～6范圍內(nèi)進(jìn)行，螺旋藻劑量為1～8 g/L，吸附時(shí)間為10～150 min，Yb3+初始濃度為 50～300 mg/L， 實(shí)驗(yàn)中使用0.1 mol/L HNO3/0.1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值.

Yb3+的吸附效率、t時(shí)間的吸附量qt、平衡吸附量qeq和解吸附率可分別用下式計(jì)算：

qeq（mg/g）為金屬離子平衡吸附量，qt（mg/g）為吸附劑在時(shí)間t的金屬離子吸附量，Ce（mg/L）為吸附平衡時(shí)溶液的金屬離子濃度，t（min）為吸附時(shí)間，M（g）為吸附劑質(zhì)量，V（L）為溶液體積.

1.5 解吸附實(shí)驗(yàn)

為了研究螺旋藻吸附Y(jié)b3+的解吸附與回收效果，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)研究，具體如下：①取0.1 g的螺旋藻吸附劑與100 mg/L 50 mL的Yb3+進(jìn)行吸附作用一段時(shí)間，結(jié)束吸附，通過離心分離出螺旋藻吸附劑，并用去離子水沖洗3次；②將吸附Y(jié)b3+后的螺旋藻與50 mL 0.1 mol/L的硝酸溶液混合均勻，充分振蕩5 h，靜置，離心分離螺旋藻，并測定溶液中的Yb3+濃度.

1.6 等溫吸附模型、吸附熱力學(xué)及吸附動(dòng)力學(xué)方程

通過Langmuir型吸附模型、Freundlich型吸附模型、Dubinin-Radushkevich（D-R）吸附模型、Redlich-Peterso吸附模型應(yīng)用在Yb3+的吸附研究上[16]，以上模型的表示形式如下：

qeq（mg/g）為金屬離子平衡吸附量，Ce（mg/L）為吸附平衡時(shí)溶液的金屬離子濃度，KF（L/mg）和nF為表征吸附能力的Freundlich等溫常數(shù)，qm（mg/g）為金屬離子的最大吸附量，KL（L/mg）為表征吸附能力的Langmuir等溫常數(shù)，KR-P和aR-P（L/mg）是表征吸附能力的 Redlich-Peterso等溫常數(shù)，α為 Redlich-Peterso指數(shù)常數(shù)，β（mol2/J2）為表征吸附自由能的吸附常數(shù)，ε是Polanyi電位，常數(shù)β可用于計(jì)算吸附自由能E（kJ/mol），計(jì)算公式為：

吸附動(dòng)力學(xué)對于研究實(shí)際生物吸附過程中的變化規(guī)律和對生物吸附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都具有非常重要的意義.動(dòng)力學(xué)研究為生物吸附過程中的吸附速率、處理機(jī)制和內(nèi)在速率控制步驟提供研究依據(jù).因此，文中使用偽一級動(dòng)力學(xué)方程，偽二級動(dòng)力學(xué)方程，Elovich動(dòng)力學(xué)方程和內(nèi)擴(kuò)散模型來模擬螺旋藻吸附Y(jié)b3+過程中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)[17,18].其數(shù)學(xué)方程模型用以下公式表示：

不同吸附溫度（25～45℃）下的熱力學(xué)參數(shù)由下式計(jì)算，包括吉布 斯自 由能 （ΔG0）、熵（ΔS0）和焓（ΔH0）：

qt（mg/g）為吸附劑在時(shí)間t的金屬離子吸附量，qeq（mg/g）為金屬離子平衡吸附量，k1（min-1）和k2（g·mg-1·min-1）為偽一級動(dòng)力學(xué)方程和偽二級動(dòng)力學(xué)方程常數(shù)，α（mg·g-1·min-1）為初始吸附速率，β1（g·mg-1）解吸附常數(shù)，kp（mg·g-1·min-1/2）顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型的速率常數(shù)，C（mg·g-1）為邊界層厚度常數(shù).

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑的表征

對螺旋藻吸附Y(jié)b3+前后的表面形貌進(jìn)行了掃描電鏡分析，結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出螺旋藻表面結(jié)構(gòu)在吸附前后的變化，螺旋藻吸附前表面較為光滑，吸附之后表面結(jié)構(gòu)變得粗糙，由此可以看出螺旋藻表面在吸附鐿離子前后存在顯著差異，這與Rezaei[19]發(fā)現(xiàn)的結(jié)果相似；表1列出了螺旋藻吸附Y(jié)b3+前后的元素變化情況.

圖1 螺旋藻吸附Y(jié)b3+前的及吸附Y(jié)b3+后的SEM分析圖譜Fig.1 Scanning electron microscope analysis spectra of spirulina before(a)and adsorption of Yb3+(b)

表1 吸附Y(jié)b3+前后螺旋藻中的各元素含量/%Table 1 Element content of spirulina before and after adsorption of Yb3+/%

從表1可以看出，C、O、N是螺旋藻的主要組成部分，Na、S、K、Mg 是螺旋藻主要的幾種金屬元素，而Yb在吸附前并未在螺旋藻中出現(xiàn)，吸附后發(fā)現(xiàn)在能譜圖中出現(xiàn)了與Yb相對應(yīng)的峰，且與Na和K相對應(yīng)的峰消失，由此可知，螺旋藻在對Yb3+的吸附過程中，發(fā)生了陽離子交換，Yb3+被吸附到螺旋藻上，而K、Na被釋放到溶液中.

通過FT-IR觀察了吸附Y(jié)b3+前后的螺旋藻中官能團(tuán)的峰強(qiáng)度的變化情況，吸附Y(jié)b3+前后的FT-IR光譜如圖 2（a）和圖 2（b）所示，從圖 2（a）中可以看出，在 3 315 cm-1、2 926 cm-1、1 659 cm-1、1 539 cm-1、1 451 cm-1、1 394 cm-1、1 239 cm-1、1 040 cm-1附近有強(qiáng)吸收峰.圖譜中在3 315 cm-1處的吸收峰是由于-OH和-NH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)[20]，在2 926 cm-1處的吸收峰是由于-CH的伸縮振動(dòng)[21]，在1 730～1 390 cm-1區(qū)間內(nèi)的吸收峰是由于醛基、酮基、羧基的伸縮振動(dòng)[22]，其中在 1 300～1 000 cm-1處可以觀測到-C-O，-C-C，-C-OH 基團(tuán)的伸縮振動(dòng)[23]，在 750～900 cm-1的吸收峰可以歸因于-P-O，-S-O，芳烴環(huán)上C-H的伸縮振動(dòng)[13].從圖2（b）中可以看出，吸附后螺旋藻的吸收峰發(fā)生變化，從譜圖中可以看出，螺旋藻吸附Y(jié)b3+后，與氨基（3 315 cm-1），羧基（1 730～1 390 cm-1，1 300～1 000 cm-1），羥基（3 265 cm-1，1 300～1 000 cm-1），磷酸基及磺酸基（750～900 cm-1）等相對應(yīng)的特征峰的強(qiáng)度發(fā)生了變化[24].以上特征峰強(qiáng)度的偏移變化表明這些基團(tuán)參與了生物吸附過程，當(dāng)吸附過程發(fā)生的時(shí)候，這些帶負(fù)電荷的官能團(tuán)會與帶正電荷的金屬離子在螺旋藻表面螯合.

圖2 螺旋藻吸附Y(jié)b3+前（a）和吸附后（b）紅外光譜Fig.2 Fourier infrared spectroscopy of spirulina（a） and adsorption （b）

為了解螺旋藻吸附Y(jié)b3+前后，其含有的各種元素的價(jià)態(tài)情況，從而確定吸附的有效性，對吸附Y(jié)b3+前后的吸附劑進(jìn)行了X射線光電子能譜表征分析，結(jié)果見圖3.

圖3（b）為Yb4d譜圖，在結(jié)合能為185.4 eV處出現(xiàn)結(jié)合能峰，屬于Yb3+結(jié)合能特征峰[25]，證明螺旋藻在表面吸附鐿離子.圖3（c）為C1s譜圖，吸附前在結(jié)合能為284.8 eV、285.3 eV和286.7 eV處出現(xiàn)的結(jié)合能峰，分別屬于C-C、C-O和C=O鍵的結(jié)合能峰[26]，吸附后在結(jié)合能為285 eV、285.7 eV和287.2 eV處出現(xiàn)結(jié)合能峰.圖3（d）為N1s譜圖，吸附前結(jié)合能峰分別在399.73 eV和400.40 eV處，屬于C-NH2基團(tuán)，吸附后在399.93 eV和400.62 eV處得到結(jié)合能峰[27].觀察圖3（e）中的O1s譜圖，吸附前在結(jié)合能531.52 eV和532.32 eV處出現(xiàn)的峰分別對應(yīng)C-O和C=O鍵的結(jié)合能特征峰，吸附后在531.98 eV和532.46 eV出現(xiàn)的峰分別對應(yīng)金屬碳酸鹽和C=O鍵結(jié)合能特征峰[27].由此可以得出以下結(jié)論：鐿元素的存在說明稀土離子成功吸附在螺旋藻表面，圖3（c）C1s中C-O結(jié)合能峰消失可能是由于C-O官能團(tuán)參與吸附過程.在圖3（d）中N1s的結(jié)合能出現(xiàn)了高能偏移的現(xiàn)象，這是由于鐿元素和C=O元素均具有吸電子效應(yīng)，導(dǎo)致N元素的價(jià)電子層密度減小，降低了外層電子對芯層電子的屏蔽作用，增大芯層電子的結(jié)合能，從而致使結(jié)合能向高位偏移.也正是Yb3+的這種作用，直接影響了N1s和C1s的結(jié)合能狀態(tài)，為吸附反應(yīng)的進(jìn)行提供可能.其中圖3（e）中O1s的結(jié)合能出現(xiàn)的金屬碳酸鹽結(jié)合能特征峰也說明鐿離子已經(jīng)吸附在螺旋藻表面.

圖3 吸附Y(jié)b3+前后螺旋藻的XPS圖譜Fig.3 X-ray photoelectron spectroscopy of spirulina before and after adsorption of Yb3+

2.2 吸附條件對吸附的影響

2.2.1 溶液pH值對螺旋藻吸附Y(jié)b3+的影響

取50 mg/L和100 mg/L Yb3+的模擬廢水于50 mL的錐形瓶中，將投加量設(shè)置為2 g/L，并利用0.1 mol/L HNO3/0.1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值在2～6，之后置于搖床中反應(yīng)60 min.從圖4可以看出，當(dāng)2≤pH＜5時(shí)，螺旋藻的吸附效率隨著pH的增加上升；當(dāng)5＜pH≤6時(shí)螺旋藻的吸附效率隨著pH的增加下降.從圖4中可以看出，當(dāng)溶液在pH值為5時(shí)，該吸附劑對Yb3+的去除率最高.

圖4 不同pH值條件下的吸附效率Fig.4 Adsorption efficiency at different pH

2.2.2 吸附劑用量的選擇

取100 mg/L Yb3+模擬廢水于50 mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH為5，取吸附劑0.4～8.0 g/L置于搖床中反應(yīng)60 min，結(jié)果如圖5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著吸附劑用量的增加，去除率先增大后趨于平緩.在吸附劑投加量為2.0 g/L時(shí)，吸附率達(dá)到最大.因此，較優(yōu)投加量為2.0 g/L.

圖5 不同螺旋藻投加量對吸附效率的影響Fig.5 Effect of spirulina dosage on adsorption efficiency

2.2.3 吸附時(shí)間的影響

反應(yīng)時(shí)間是影響吸附劑吸附效率的重要因素.通過圖6中吸附時(shí)間對金屬離子吸附效率的影響關(guān)系可知：螺旋藻在前30 min吸附速率很快，可達(dá)到總吸附量的90%以上，隨后吸附速率增速減緩，30 min后吸附速率曲線趨于平穩(wěn)，反應(yīng)60 min以后曲線基本不變.實(shí)驗(yàn)表明，螺旋藻對金屬離子吸附過程為快速的表面吸附過程.重金屬離子濃度越高，其與吸附劑之間接觸的幾率增大，因此吸附速率加快，吸附量增大，達(dá)到平衡所需的時(shí)間越短.為保證吸附體系充分達(dá)到平衡，實(shí)驗(yàn)中選定吸附時(shí)間為60 min.

圖6 不同Yb3+初始濃度下吸附率隨時(shí)間的變化Fig.6 Change of adsorption rate with time at different initial concentrations of metal ions

2.3 等溫吸附線

對不同溫度下螺旋藻吸附初始濃度100 mg/L Yb3+的吸附結(jié)果利用 Langmuir方程（式（6））進(jìn)行擬合，擬合圖表如圖7和表2.Langmuir等溫吸附模型擬合結(jié)果較好，模擬線性的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99以上，在25℃時(shí)螺旋藻吸附Y(jié)b3+的最大吸附量為69.93 mg/g.從圖8可以看出分離因子RL值隨Yb3+初始濃度增加而減小，說明提高起始Yb3+濃度更有利于吸附，且0＜RL＜l進(jìn)一步證明該吸附為有利吸附，其中螺旋藻對于Yb3+的飽和吸附容量漸趨于定值[28].

吸附平衡數(shù)據(jù)對Dubinin-Radushkevich方程（式（8））進(jìn)行擬合得到的結(jié)果顯示，吸附數(shù)據(jù)也可以應(yīng)用在基于非均相吸附質(zhì)表面的D-R等溫吸附模型，其中測定系數(shù)R2為 0.983（表 2）.從 D-R等溫吸附模型的擬合圖發(fā)現(xiàn)，qm與β分別為69.19 mg/g和1.970×10-4mol2/J2.其中吸附能E可以判斷吸附機(jī)理是物理吸附還是化學(xué)吸附，如果E在8～16 kJ/mol之間，則吸附過程由化學(xué)吸附的離子交換完成；如果E＜8 kJ/mol，則吸附過程是由物理吸附完成.表2中E的數(shù)值為15.931 kJ/mol，表明吸附過程由離子交換完成[28].

圖7 吸附模型Fig.7 Freundlich isothermal adsorption model

表2 各等溫吸附模型擬合參數(shù)數(shù)據(jù)Table 2 Fitting data of isothermal adsorption models

另一方面，吸附平衡數(shù)據(jù)也可以應(yīng)用在基于吸附質(zhì)在多相表面吸附的Freundlich方程（式（5））上.實(shí)驗(yàn)證明，對應(yīng)螺旋藻單組分吸附體系，F(xiàn)型吸附模型可以一定程度上解釋吸附機(jī)理.從F型擬合圖可以得到KF和n的數(shù)值分別為22.060 L/g和5.200，表明螺旋藻在對Yb3+的吸附過程是有利且可以進(jìn)行的.對于單一組分吸附體系，還可以利用Redlich-Pet erso吸附等溫模型解釋吸附過程.R-P模型結(jié)合了L型和F型吸附等溫模型特征，利用KR-P，aR-P和α 3個(gè)參數(shù)來表征吸附體系.通過擬合得到KR-P，aR-P和α 3 個(gè)參數(shù)分別為 0.344 L/g，1.230×10-4L/g和 1.900，其中相關(guān)系數(shù)表明該模型擬合數(shù)據(jù)有一定的相關(guān)性，但不足以很好的解釋吸附過程.

圖8 分離因子RL隨Yb3+濃度的變化Fig.8 The variation of separation factor RL with Yb3+concentration

2.4 吸附熱力學(xué)

吸附熱力學(xué)參數(shù)包括吉布斯自由能ΔG、焓變ΔH以及熵變ΔS.通過式（12）和式（13）計(jì)算得到表3結(jié)果，從表3可以看出，ΔH為0.405 kJ/mol，說明該吸附過程是吸熱過程，且絕對值處在氫鍵鍵能范圍之內(nèi)（2～40 kJ/mol）.吸附自由能變 ΔG＜0，說明該吸附過程是自發(fā)的.ΔG的絕對值隨著溫度的上升而逐漸增加，因此升高溫度有利于吸附的進(jìn)行.熵變ΔS＞0，說明該吸附過程是熵增加的過程，進(jìn)一步說明該反應(yīng)是自發(fā)的.

表3 熱力學(xué)參數(shù)數(shù)值Table 3 Thermodynamic parameter values

2.5 吸附動(dòng)力學(xué)

圖9 動(dòng)力學(xué)方程Fig.9 pseudo first-order equation

由吸附動(dòng)力學(xué)方程式（14）～式（17）得到圖 9和表4結(jié)果，根據(jù)表4可知，偽二級動(dòng)力學(xué)方程的R2接近0.999，線性相關(guān)性很好，說明該吸附過程更符合偽二級動(dòng)力學(xué)方程模型.根據(jù)建立偽二級動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)可知，吸附過程中吸附劑表面也存在物理相互作用進(jìn)而影響吸附速率，但是主要以化學(xué)吸附為主.

表4 動(dòng)力學(xué)方程擬合參數(shù)數(shù)值Table 4 Numerical values of fitting parameters of dynamic equations

2.6 解吸實(shí)驗(yàn)

螺旋藻在吸附Y(jié)b3+后，需要選擇合適的解吸劑將螺旋藻吸附的Yb3+洗脫下來，實(shí)現(xiàn)對稀土離子的回收.通過對螺旋藻吸附動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，螺旋藻吸附稀土離子主要是化學(xué)吸附為主，因此較優(yōu)解吸劑為稀酸.實(shí)驗(yàn)中選用0.1 mol/L的硝酸作為解吸劑.結(jié)果表明，0.1 mol/L HNO3對Yb3+的解吸率達(dá)到了92.3%，解吸效果十分理想，解吸得到Y(jié)b3+可以富集回收，進(jìn)行循環(huán)利用.

3 結(jié) 論

通過研究螺旋藻生物吸附劑對Yb3+吸附和解附過程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Yb3+的吸附受反應(yīng)時(shí)間、初始Yb3+濃度、pH值的影響.當(dāng)pH=5.0，反應(yīng)溫度為25℃，吸附劑用量為2 g/L，廢液濃度為100 mg/L，吸附時(shí)間為60 min時(shí)，螺旋藻對Yb3+的最大去除率為77%.通過對吸附過程進(jìn)行多種模擬擬合分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)langmuir等溫線模型對螺旋藻吸附Y(jié)b3+過程的擬合相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)R2=0.991，最大吸附量為69.930 mg/g，屬于單分子層吸附.螺旋藻吸附Y(jié)b3+過程動(dòng)力學(xué)符合偽二級動(dòng)力學(xué)模型，相關(guān)系數(shù)R2=0.999，以化學(xué)吸附為主.螺旋藻吸附Y(jié)b3+過程的ΔG＜0，且隨著溫度的升高，ΔG絕對值增加；ΔH為0.405 kJ/mol，說明該吸附過程為吸熱過程，升高溫度有利于吸附；ΔS為 11.722 J/（mol·K），表明該吸附是熵增過程.由此可以看出螺旋藻對Yb3+稀土離子的吸附能力很強(qiáng)，并且解吸附劑對螺旋藻吸附的稀土離子解的吸附作用效果良好，由此可用于稀土離子的生物富集回收.