中文摘要：

近年来，铁锰污染地下水的无害化处理得到了各方面的广泛关注。本项目以我国三江平原地下水亚资源区为例，围绕重金属污染水体的生物吸附修复这一科学问题展开研究，着重开展有关研究区域铁锰污染地下水水质指标分析、最佳生物吸附剂筛选与研发、铁锰污染地下水动态吸附与解吸特性以及修复机制等方面的研究。本项目的研究结果可为三江平原亚资源区地下水的生物修复提供必要的理论基础与技术支持。与此同时，本项目采用来源广泛、成本低廉的生物废弃物作为生物吸附剂修复重金属污染地下水，在力争获得良好修复效果的同时实现"以废治废"的目标，进而有效的促进资源循环利用。另外，本项目利用红外光谱分析、X射线荧光光谱分析、X射线光电子能谱分析、X射线衍射分析等手段研究生物吸附剂对地下水中铁、锰离子的吸附机制，扩大了重金属污染水体无害化治理方面的研究领域，促进了交叉学科之间的联系，使相关的理论体系得到了进一步的完善。

结论摘要：

本项目选取工农业废弃物稻壳灰、酵母、稻壳为备选生物吸附剂对地下水中的铁锰进行去除。着重开展最佳生物吸附剂的筛选，最佳生物吸附剂对铁锰离子的动态吸附特性研究，生物吸附剂去除地下水中铁锰离子的机制等多个方面展开研究，进而形成一种可行的铁锰离子污染地下水净化处理技术，在实现地下水中过量铁锰离子去除的同时，实现以废治废的目的，主要成果如下对吸附剂的比表面积和孔结构表征结果表明稻壳灰的比表面积和总孔容最大。利用扫描电镜分析了吸附剂的表面形态，吸附材料表面疏松多孔。另外，利用红外光谱，X-射线衍射和X-射线荧光光谱对吸附剂的组成成分进行分析稻壳灰主要由SiO2组成，元素含量分析也证明了稻壳灰中含有大量的Si和O元素；—OH官能团、芳香烃类、酰胺类和Si—O—Si等是稻壳灰的主要官能团。X-射线荧光光谱测定了吸附Fe(II)、Mn(II)前后吸附剂的元素含量变化，推测吸附过程中存在离子交换机制。吸附等温线和吸附动力学研究结果表明Langmuir方程和准二级动力学模型能更好的拟合稻壳灰、酵母、稻壳对Fe(II)、Mn(II)的吸附过程，稻壳灰对Fe(II)的饱和吸附量最大为6.211mg/g，对Mn(II)的饱和吸附量最大为3.016mg/g，稻壳灰对Fe(II)和Mn(II)的初始吸附速率最大。基于上述研究结果，确定上述三种备选吸附剂中，稻壳灰为最佳吸附剂，对水体中铁锰离子吸附能力最强。以筛选获得的最佳吸附剂稻壳灰为吸附滤料，以自行研发设计的可用于重金属离子污染水体净化处理的小型反应装置开展研究。研究结果表明当吸附剂装柱高度为22.5cm，铁离子浓度为20mg/L，流速为15ml/min，pH为5，铁离子吸附效果最好，可处理达标含铁离子水量为6L。当柱高为22.5cm，锰离子浓度为15mg/L，流速为15ml/min，pH为6，锰离子吸附效果最好，处理含锰废水5.4L。深入开展稻壳灰对Fe(II)和Mn(II)的吸附—解吸效能研究，分别考察硫酸、盐酸和硝酸等常见解吸剂对Fe(II)和Mn(II)的解吸效果，对比试验结果发现当硫酸作为解吸剂时，从稻壳灰中解吸出来的Fe(II)和Mn(II)的量最大，同时稻壳灰在二次利用时对Fe(II)和Mn(II)的吸附量均要高于其他解吸剂处理后的吸附剂，说明硫酸能使稻壳灰更好的恢复再次吸附的能力，所以硫酸为最佳解吸剂。