1 引言 (Introduction)

随着人类活动的加剧, 人类生产生活活动向环境中释放的重金属量日益增多, 严重污染了土壤和水体 (高瑞丽等, 2016; 雷立等, 2016; Mohamed et al., 2014).其中, 铅是一种性质稳定、分布广、有蓄积性的重金属类污染物.铅及其化合物可以通过消化道、呼吸道进入人体, 可导致贫血、神经机能失调和肾损伤等 (李坤权等, 2014).因此, 探索一种投资小、针对性强、高效的铅污染废水处理方法势在必行 (Iqbal, 2015).藻类生物吸附法处理铅污染废水具有吸附容量大、成本低、无二次污染、适用范围广等优点, 近年来受到广泛关注 (孙诗琦等, 2014).

海洋硅藻的细胞壁是具有丰富多孔性结构的纳米硅质壳 (张德远等, 2012), 与前人主要的研究对象小球藻及大型海藻相比 (陈和祥等, 2015; 周洪英等, 2010), 其具有更大的比表面积, 可为重金属提供更多的吸附位点.同时, 硅藻细胞内含有丰富的蛋白多糖类物质, 非常利于重金属的吸附.然而, 自然藻体一般颗粒小、密度低、机械强度低, 难于固液分离, 在吸附洗脱的中间清洗操作中易发生流失, 从而限制了藻类吸附技术的工业应用 (Arica et al., 2005), 吸附材料的固定化则能够使实验操作和固液分离更容易 (Harris et al., 2005).固定化技术还可使生物吸附剂达到较理想的物理、化学和机械性能 (包括粒径、空隙度、耐冲击性等), 使其用于各种类型的反应器, 满足工业化应用的要求 (李恺等, 2013).目前, 固定化藻类技术已被用于小球藻、大型海藻等固定化吸附材料的制备, 在处理含重金属离子废水方面已表现出了巨大的潜力, 已成为近年来国内外学者研究的热点 (王一兵等, 2013; Hadiyanto et al., 2014).而关于海洋硅藻固定化吸附材料的制备及用于重金属废水处理的研究暂无相关报道.

目前, 藻类固定化方法中, 包埋法操作简单, 从理论上说细胞和载体间没有束缚, 颗粒强度高, 是目前最常用的固定化方法 (廖婷, 2013).而海藻酸钠作为包埋剂除了原料价廉、易得及无毒等特点外, 还具有网络孔隙大、传质阻力小、制备简单等优点, 在工业中应用较为普遍.

本研究采用海藻酸钠作为固定化载体对海洋硅藻藻粉进行包埋, 考察制备过程中的影响因素, 优化其制备条件, 分析优化后的固定化海洋硅藻吸附材料对水中Pb²⁺的吸附性能, 以期为今后开发用于规模化处理重金属废水的高效生物吸附材料奠定一定的理论基础.

2 材料和方法 (Materials and methods) 2.1 材料

海洋硅藻藻粉在深圳大鹏新区海洋微藻培养基地露天培养获得.海藻酸钠 (Aladdin Industrial Corporation)、无水氯化钙 (天津市致远化学试剂有限公司)、硝酸铅 (天津市科密欧化学试剂有限公司)；实验中所用试剂均为分析纯.

2.2 仪器

电子天平 (BS124S-CW, 德国Sartorius公司)、摇床 (WD-9405D, 北京市六一仪器厂)、移液枪 (法国Gilson公司)、磁力加热搅拌器 (78-1, 金坛市华峰仪器有限公司)、恒温振荡器 (HZQ-300, 上海一恒科学仪器有限公司)、电感耦合等离子体发射光谱仪 (PRODIGY XP, Teledyne Leeman Labs)、pH计 (PB-10, 德国Sartorius公司)、冷场发射扫描电子显微镜 (S-4800, 日本Hitachi公司)、傅里叶变换红外光谱仪 (IRPrestige-21, 日本Shimadzu公司).

2.3 实验方法 2.3.1 固定化生物吸附剂的制备

将海洋硅藻藻粉过200目筛, 得到粒径符合要求的藻粉, 保存备用.将海藻酸钠粉末溶于去离子水中, 配制成一定浓度的海藻酸钠溶液.取一定量的硅藻藻粉, 加入海藻酸钠溶液中, 用磁力加热搅拌器搅拌均匀, 制成海藻酸钠藻粉混合液.用10 mL注射器取吸取一定量的上述混合液, 套上针头, 匀速滴入预冷的一定质量分数的CaCl₂溶液中, 滴入时保持振荡, 且针头与液面的距离保持在20 cm, 即形成3 mm左右的固定化凝胶小球.继续振荡1 h后, 置于4 ℃的冰箱中固化交联一定时间, 取出交联后的小球用去离子水冲洗3次, 放入4 ℃冰箱, 保存待用.不添加藻粉, 按上述同样的方法制备空白胶球.

2.3.2 固定化生物吸附剂性能测试

直径的测量：采用游标卡尺测量所制固定化小球的直径.本研究利用5^#、6^#、12^#和16^#针头制备直径分别约为2.5、2.8、3.5、4.0 mm的固定化小球, 以6^#针头制备的2.8 mm左右固定化小球为例, 其测量结果如图 1所示.

机械强度测试：随机抽取同一配方的小球4颗, 在载玻片上摆成正方形, 再在小球上方放一个玻璃皿, 然后在玻璃皿上加上砝码 (砝码质量由小到大), 直至小球变形, 计算小球所能承受的最大质量.

2.3.3 吸附实验

吸附平衡实验：取50 mL 800 mg·L^-1的Pb²⁺溶液 (pH=5.0) 于100 mL的锥形瓶中, 加入一定质量 (以湿重计) 的固定化小球, 置于25 ℃、150 r·min^-1的恒温振荡器中振荡吸附, 按一定的时间序列进行取样, 过0.45 μm醋酸纤维素滤膜, 通过电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-AES) 测量样品溶液中的Pb²⁺浓度 (Panahi et al., 2009).

等温吸附实验：以优化得到的硅藻固定化材料作为吸附剂, 取0.25 g吸附剂, 加入到不同浓度 (100、200、400、600、800、1000 mg·L^-1) 的Pb²⁺溶液 (pH=5.0) 中振荡吸附24 h, 其余条件同上.

吸附动力学实验：以优化得到的硅藻固定化材料作为吸附剂, 取0.25 g吸附剂, 加入到浓度为800 mg·L^-1的Pb²⁺溶液 (pH=5.0) 中振荡吸附, 于不同时间间隔 (0、40、60、90、120、240、360、480、720、1440、2160、2880 min) 取样, 其余条件同上.

初始pH值对吸附的影响实验：以优化得到的硅藻固定化材料作为吸附剂, 取0.25 g吸附剂, 分别加入到浓度为800 mg·L^-1的不同初始pH值 (2、3、4、4.5、5、5.5) 的Pb²⁺溶液中振荡吸附24 h, 其余条件同上.

盐浓度对吸附的影响实验：以优化得到的硅藻固定化材料作为吸附剂, 取0.25 g吸附剂, 分别加入到浓度为800 mg·L^-1、不同盐浓度 (0.05、0.1、0.2 mol·L^-1) 的Pb²⁺溶液 (pH=5.0) 中振荡吸附24 h, 其余条件同上.

所有吸附实验均重复3次, 实验结果取平均值±标准偏差.

2.3.4 吸附容量计算方法

固定化生物吸附剂对Pb²⁺的吸附容量Q_e(mg·g^-1) 计算公式如下：

(1)

式中, C_o、C_e分别为Pb²⁺的起始和平衡浓度 (mg·L^-1), V为溶液体积 (L), M为固定化生物吸附剂的干重 (g).

2.3.5 扫描电镜测试

将最佳条件下制备出的空白胶球、吸附Pb²⁺前的固定化硅藻小球、吸附Pb²⁺后的固定化硅藻小球脱水、干燥后, 用冷场发射扫描电子显微镜观察样品表面及切面特征.

2.3.6 红外光谱测试

将最佳条件下制备出的空白胶球 (不含藻粉的海藻酸钠凝胶球)、固定化小球、吸附Pb²⁺后的固定化小球干燥、研磨成粉, 与KBr混合压片后, 用傅里叶变换红外光谱仪进行红外光谱测定.

3 结果与讨论 (Results and discussion) 3.1 固定化海洋硅藻小球制备条件优化 3.1.1 藻粉用量对固定化小球吸附能力的影响

由图 2可知, 海藻酸钠 (SA) 作为包埋剂本身具有一定的吸附容量, 空白胶球的吸附容量与藻粉用量为0.1 g/100 mL SA的胶球相比无显著性差别, 且在吸附的前2 h, 空白胶球的吸附速率一度高于藻粉含量较少的小球.这是由于藻粉充填了固定化小球中的一些细小孔洞, 在一定程度上阻碍了重金属离子的传质, 但当藻粉用量加大后, 溶液中Pb²⁺浓度下降速率明显加快, 且随着藻粉用量的增加而不断加快, 直至藻粉用量为5 g/100 mL SA以上时无明显升高.说明该固定化小球对Pb²⁺的吸附速率随着藻粉用量的增加而升高, 当藻粉增加至一定水平时吸附速率保持稳定.这是由于随着藻粉用量的增加, 硅藻有效吸附点位增加 (氨基、硫基等化学基团), 使更多的Pb²⁺能够被迅速地吸附, 吸附速率与吸附容量都随之增大, 这说明溶液中的Pb²⁺的去除主要依靠藻粉的吸附.空白胶球和藻粉用量0.1 g/100 mL SA的胶球在吸附8 h后可达到吸附平衡, 藻粉用量1.0 g/100 mL SA的胶球在吸附12 h后趋于平衡, 藻粉用量2.0 g/100 mL SA的胶球在吸附12 h后还未达到平衡, 而藻粉用量大于2.0 g/100 mL SA的胶球将溶液中的Pb²⁺几乎吸附完全, 无法确定其吸附平衡点, 但由结果可基本判断出, 固定化小球达到吸附平衡的时间随藻粉用量的增加而增大.同时, 通过SPSS对实验结果进行了显著性差异分析, 铅离子浓度组间显著性系数为0( < 0.05), 说明在本实验条件下, 藻粉用量对固定化小球的吸附能力影响显著.另一方面, 对于小球的成球情况和机械强度来说, 藻粉用量的变化对固定化小球的成球和机械强度影响很小, 所制备的固定化小球均能很好的成球且具有较好的机械强度.综合考虑小球的吸附性能和经济因素, 选择5.0 g/100 mL SA作为制备最佳固定化小球的藻粉用量.

3.1.2 海藻酸钠浓度对固定化小球吸附能力的影响

如图 3所示, 固定化小球的吸附速率随SA溶液浓度的增大而增大.这是由于SA作为天然凝胶载体材料, 本身对Pb²⁺具有一定的吸附能力, SA浓度增大可以增强固定化小球的吸附性能.通过SPSS对4、8、12 h的实验结果进行了显著性差异分析, 铅离子浓度组间显著性系数为0.669( > 0.05), 说明在本实验条件下, SA浓度对固定化小球的吸附能力影响不显著.在固定化小球机械性能方面, 当固定化小球SA浓度为10 g·L^-1时, 小球成形后强度差易碎, 并且SA浓度过低还影响小球对藻粉的包裹, 造成藻粉有少量流失, 影响藻粉对废水的处理效果；固定化小球SA浓度为20 g·L^-1时, 小球能够较好地成球且具有较好的机械强度；固定化小球SA浓度为30 g·L^-1时, SA浓度较高, 增大其成球难度, 小球易拖尾；固定化小球SA浓度为40 g·L^-1时, SA浓度过高, 小球制粒困难, 拖尾严重 (图 4).结合小球的制备难易度、成球难易度、机械强度及经济成本等方面综合考虑, 选择20 g·L^-1作为制备最佳固定化小球的海藻酸钠浓度.

3.1.3 CaCl₂质量分数对固定化小球吸附能力的影响

图 5a中 (4.0 g藻粉/100 mL SA, 20 g·L^-1 SA, 交联时间24 h, 粒径3.5 mm, 吸附剂投加量1.0 g), CaCl₂质量分数为0.25%的固定化小球对Pb²⁺的吸附速率整体上明显小于其他固定化小球.当CaCl₂质量分数升至0.5%时, 固定化小球的吸附性能发生明显上升.进一步提高CaCl₂质量分数时, 固定化小球对Pb²⁺的吸附速率仅发生微小上升, 升至4%时吸附速率微微下降.产生这种现象的原因是CaCl₂质量分数过低会导致固定化小球内部结构疏松, 藻粉容易向溶液中扩散；CaCl₂质量分数过高时, 固定化小球质地过硬, 传质阻力增加, 导致进入小球内部的Pb²⁺减少, 小球吸附速率降低.通过SPSS对除CaCl₂质量分数为0.25%外的4、8、12 h的实验结果进行了显著性差异分析, Pb²⁺浓度组间显著性系数为0.497( > 0.05), 说明在本实验条件下, CaCl₂质量分数 (≥0.5%) 对固定化小球的吸附能力影响不显著.在固定化小球机械性能方面, 当CaCl₂质量分数为0.25%时, 固定化小球较其他小球粒径明显增大, 内部发生溶胀, 结构疏松, 强度相对较差；而随着CaCl₂质量分数的增大, 小球粒径有所减小, 强度也有所增大, 所有小球的机械强度均能满足实验要求, 且其对小球的成球性影响不大.结合小球的吸附性能和经济成本综合考虑, 选择0.5%作为制备最佳固定化小球的CaCl₂质量分数.

3.1.4 交联时间对固定化小球吸附能力的影响

如图 5b所示 (4.0 g藻粉/100 mL SA, 20 g·L^-1 SA, 2% CaCl₂, 粒径3.5 mm, 吸附剂投加量1.0 g), 实验初期交联1 h的固定化小球吸附速率最大, 随着交联时间的增加, 吸附效率不断减小.这可能是由于交联时间短, 交联不完全, 小球内部孔隙率更大, Pb²⁺能够在小球内部更快速传递, 有利于小球对Pb²⁺的吸附.吸附8 h后, 交联8 h和交联24 h的固定化小球吸附速率略高一些.通过SPSS对4、8、12 h的实验结果进行了显著性差异分析, Pb²⁺浓度组间显著性系数为0.728( > 0.05), 说明在本实验条件下, 交联时间对固定化小球的吸附能力影响不显著.通过观察小球的成球情况和机械强度, 发现交联时间对小球的外部形态影响不是很大, 但交联时间的长短直接决定小球的成形内部结构及状态, 交联时间越长, 小球内部更加紧实, 小球的机械强度越好.所制备固定化小球的机械强度均能满足实验要求，从节约生产成本的角度考虑, 在满足较好的成球性和机械强度的情况下, 选择1 h作为最佳固定化小球的交联时间.

3.1.5 小球粒径对固定化小球吸附能力的影响

利用不同型号针头制备不同粒径的固定化小球, 5^#、6^#、12^#和16^#针头可分别制备出直径约为2.5、2.8、3.5、4.0 mm的小球.由图 5c可知 (4.0 g藻粉/100 mL SA, 20 g·L^-1 SA, 2%CaCl₂, 交联时间24 h, 吸附剂投加量1.0 g), 小球粒径越小, 对Pb²⁺的吸附速率越大, 当吸附进行12 h后, 溶液中的Pb²⁺均被不同粒径固定化小球吸附完全.这是由于固定化小球粒径越小, 对应的比表面积越大, 小球与溶液的接触面积越大, 小球吸附速率便越快.而当固定化小球粒径越大, 所产生的扩散传质阻力越大, 小球的吸附速率就越小.因此, 在条件允许的范围内, 小球粒径越小越有利于提高小球吸附性能.通过SPSS对1~12 h的实验结果进行了分析, Pb²⁺浓度组间显著性系数为0.070( > 0.05), 说明小球粒径对固定化小球的吸附能力影响不显著.同时, 观察发现, 小球的粒径大小对小球的成球性和机械性能影响不大, 所制备的固定化小球均具有较好的成球性和机械强度.但在实验过程中, 发现5^#针头制备小球时制粒困难, 容易堵塞针头, 因此, 在本实验条件下, 选择6^#针头制备的小球粒径 (d=2.8 mm) 为最佳固定化小球粒径.

3.2 最佳海洋硅藻固定化小球的吸附特性考察 3.2.1 吸附动力学分析

利用优化后的配方 (5.0 g藻粉/100 mL SA, 20 g·L^-1 SA, 0.5% CaCl₂, 交联时间1 h) 制备固定化小球, 并考察其对Pb²⁺吸附容量随时间的变化.结果如图 6所示, 随着吸附时间的增加, 固定化小球对Pb²⁺的吸附容量不断增加, 1440 min达到最大, 之后略有减小.

为了进一步了解吸附过程, 更好地对吸附反应进行控制和优化, 对吸附动力学进行了研究.常用于描述生物吸附的2种动力学模型分别为准一级动力学模型 (式 (2), Long et al., 2009) 和准二级动力学模型 (式 (3), Serrano-Gómez et al., 2015).

(2)

(3)

式中, Q_e、Q_t分别是平衡时和t时刻的吸附量 (mg·g^-1)；k₁是一级速率常数 (min^-1); k₂是二级速率常数 (g·mg^-1·min^-1)

2种动力学模型对固定化小球吸附Pb²⁺的实验数据的拟合结果见表 1和图 7.准二级动力学模型能更好地拟合动力学过程, R²为0.9918, 且由准二级动力学方程计算得出的理论平衡吸附量 (714.29 mg·g^-1) 与实验所得平衡吸附量 (706.55 mg·g^-1) 较为接近.这说明固定化小球对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学方程.

3.2.2 吸附等温线分析

以优化后的小球作为吸附剂, 考察其对Pb²⁺的吸附性能, 结果如图 8所示.吸附量随离子初始浓度的增加而增大, 当初始浓度高于420.03 mg·L^-1时, 吸附量变化不大, 在初始浓度达到778.23 mg·L^-1时, 吸附量达到最大值857.64 mg·g^-1, 之后有所减小.

固定化海洋硅藻生物吸附剂上被吸附的离子与溶液中的重金属离子快速形成平衡, 可以用吸附等温线对这种平衡进行描述.本实验中选取适用于单组分、短时间对重金属离子吸附的Langmuir方程 (式 (4), Liu et al., 2015) 及Freundlich方程 (式 (5), Anbia et al., 2015).

(4)

(5)

式中, Q_e、Q_m分别是平衡吸附量和理论最大吸附量 (mg·g^-1)；b为Langmuir常数, 其大小与吸附自由能有关 (L·mg^-1)；C_e为吸附平衡时的溶液质量浓度 (mg·L^-1); k、n为Freundlich常数

固定化小球对Pb²⁺的吸附与吸附等温线的拟合结果如图 9、表 2所示.可以看出, 固定化小球对Pb²⁺的吸附等温线与Langmuir方程具有较好的拟合性, R²为0.9983, 拟合得到的理论最大吸附量为833.33 mg·g^-1；而与Freundlich方程的拟合度相对较差, R²为0.7784.如表 3所示, 本研究所制备海洋硅藻固定化小球对Pb²⁺的最大吸附容量比一般的固定化吸附剂大.

3.2.3 pH对吸附的影响

如图 10a所示, 固定化海洋硅藻生物吸附剂对Pb²⁺的吸附受pH影响较大, 当溶液pH为2~4时, 吸附剂的吸附量随着pH的增加而增加; 当pH为4~5时, 吸附量基本不变; 当pH达到5.5时, 吸附量下降, 且此时观察发现溶液中产生少量白色沉淀, 并通过测量溶液的初始浓度, 发现当pH达到5.5时溶液初始浓度下降, 说明此时溶液中的Pb²⁺已经开始形成沉淀.

pH对吸附影响较大, 是因为pH影响反应中吸附剂的表面电荷和电离度, 这可能是由于溶液的pH影响到吸附剂的化学特性和表面特征, 当pH过低时, 细胞壁的连接基团会被水合氢离子 (H₃O⁺) 占据, 因斥力作用而阻碍金属离子对细胞的靠近, pH越低阻力越大；随着pH的上升, 生物质表面的负电荷密度增加, 生物质表面提供了更多的金属离子吸附位点, 当pH过高并超过金属离子微沉淀的上限时, 溶液中的部分金属离子会以低电荷水合铅离子或零电荷铅化合物的形式存在 (Pb (OH)⁺、Pb (OH)₂等), 从而使吸附效率下降.因此, 固定化海洋硅藻生物吸附剂吸附水中Pb²⁺的适宜初始pH值为4~5.

3.2.4 盐浓度对吸附的影响

如图 10b所示, 不同盐种类及其浓度对固定化小球吸附Pb²⁺的性能具有一定的影响.在一系列盐浓度条件下, 3种盐溶液对固定化小球的吸附性能均具有一定的促进作用.其中, NaCl溶液对固定化小球的吸附性能的促进作用最大, Ca (NO₃)₂与Mg (NO₃)₂的促进作用次之且程度相似.另外, 当盐浓度升高至一定程度, 固定化小球的吸附性能保持稳定, 不再发生明显变化.一些研究表明, Na⁺、K⁺、Ca²⁺及Mg²⁺的添加会由于竞争吸附作用抑制一些生物吸附材料的吸附性能 (Kumar et al., 2014).但有一些研究报道, Na⁺、K⁺、Ca²⁺及Mg²⁺等轻金属或碱金属盐对重金属的生物吸附影响不大, 甚至低浓度的Na⁺与Mg²⁺会促进吸附作用 (王建龙等, 2010).这可能与吸附剂的种类有关, 不同生物吸附剂吸附机理存在差异, 盐溶液的影响亦有可能存在差异.本研究中所用的吸附剂组分为海藻酸钠与海洋硅藻, 推测氯化钠的添加可能对固定化小球的表面或内部结构有一定影响, 促进吸附性能.另外, Ca²⁺及Mg²⁺的促进作用可能是由于溶液中Ca²⁺、Mg²⁺分别与硅藻表面无机化合物发生作用生成沉淀, 进而产生新的吸附位点, 促进吸附作用 (Ramrakhiani et al., 2011), 更确切的原因有待下一步深入研究.

3.3 扫描电镜分析

图 11是海藻酸钠凝胶球、固定化小球吸附前后的表面和横切面放大20000倍后的形貌图.由图 11可以明显看出, 空白胶球表面有一些褶皱, 而掺杂藻粉的固定化小球的表面褶皱更多更深, 这说明藻粉的掺入使小球表面结构更加立体, 孔道更丰富.吸附后的小球表面完全被类似于晶体的物质覆盖, 表面形貌较吸附前发生了明显变化.相似地, 通过观察小球的横切面, 可以看到加入藻粉的小球内部较空白胶球更疏松, 有丰富的孔道结构.吸附后的小球内部变得紧实平滑, 并存在一些片状的类似于晶体的物质, 这说明吸附前后硅藻胶球的内部结构亦发生了明显变化.

3.4 红外扫描分析

采用傅里叶变换红外光谱仪分别对吸附前后的固定化小球进行红外光谱分析, 结果如图 12所示.从吸附前的红外谱线 (曲线a) 可以看到, 3404 cm^-1处有一个宽峰, 这可能是由于N—H的伸缩振动和O—H的伸缩振动发生偶合作用而增宽的多重吸收峰, 2926 cm^-1处的吸收峰是由C—H的伸缩振动造成的, 出现在1610 cm^-1处的吸收峰可归因于N—H的变形振动与CO伸缩振动的共轭, 1473 cm^-1处的峰是由于C—H的弯曲振动, 1033 cm^-1处的峰是C—O或C—N的伸缩振动而引起的.从吸附Pb²⁺后的固定化小球的红外光谱线 (曲线b) 可以看出, 吸附后的光谱图相较于吸附前, 峰形基本保持不变, 3404、2926、1610、1473、1033 cm^-1处的吸收峰分别移动到了3385、2922、1577、1405、1044 cm^-1处, 且吸附Pb²⁺后2922、1405、1044 cm^-1处的吸收强度增加, 说明在吸附重金属离子后, 吸附剂本身的结构并未破坏, 也就是说, 吸附后没有新的化学物质产生, 而N—H、O—H、C—H、C＝O、C—O、C—N等基团均有可能参与了吸附作用.

4 结论 (Conclusions)

1) 选定的5个影响因素中, 藻粉用量对固定化小球吸附能力的影响最为显著, 海藻酸钠浓度、CaCl₂质量分数、交联时间、小球粒径对固定化小球吸附能力有一定的影响, 但并不显著.结合小球的制粒情况、成球性、机械强度及经济因素等综合考虑, 确定小球制备的最佳条件为：藻粉用量5.0 g/100 mL SA, 20 g·L^-1的海藻酸钠溶液, 质量分数0.5%的CaCl₂溶液, 交联时间1 h, 2.8 mm左右的小球直径 (6^#针头).在该条件下包埋的小球对Pb²⁺吸附的能力较强, 成球性、机械强度好.

2) 吸附特性分析结果表明, Langmuir吸附等温线能更好地拟合固定化小球对Pb²⁺的吸附过程；动力学研究表明, 固定化小球对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学模型.固定化小球吸附Pb²⁺的适宜初始pH值为4~5, Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺对固定化小球的吸附性能有一定的促进作用.

3) 扫描电镜分析结果表明, 固定化小球具有相当大的比表面积, 吸附前后有明显差异, 吸附后, 小球表面和内部均出现大量类似于晶体的物质.

4) 固定化小球的红外光谱分析表明, N—H、O—H、C—H、C＝O、C—O、C—N等基团均有可能参与了吸附作用.

5) 由海藻酸钠对海洋硅藻藻粉进行固定化得到的生物吸附材料对水溶液中的Pb²⁺具有良好的吸附性能, 而且吸附后便于分离回收, 从而有效地降低了成本, 有望将该吸附材料应用到连续式反应器中进行重金属废水处理, 并可对重金属和吸附剂小球分别进行回收利用.