花生殼對(duì)重金屬離子銅的吸附研究進(jìn)展

?

花生殼對(duì)重金屬離子銅的吸附研究進(jìn)展

王紫宇

(石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050081)

工業(yè)廢水是水體污染的主要污染源，其中重金屬?gòu)U水污染尤為突出。不僅造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，而且重金屬不被生物降解，其參與食物鏈循環(huán)并最終在生物體內(nèi)積累，通過(guò)飲水和食物鏈，對(duì)人類生命產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

目前，對(duì)于重金屬離子廢水的處理各國(guó)均有研究，其處理方法有化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等。其中最主要的方法是化學(xué)法和物理化學(xué)法。化學(xué)法主要包括中和沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法；物理化學(xué)法主要包括離子交換法、吸附法、溶劑萃取法、電解法和膜反應(yīng)器污水分離技術(shù)。但這些方法存在處理難度大、成本高等不足，故難以普及。為此，世界各國(guó)為尋找一種快速、有效、經(jīng)濟(jì)的處理方法做出了許多研究[3-6]。吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種具有潛力的污水凈化措施。利用生物材料作為吸附劑用于污水處理成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，利用廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物作為吸附劑處理低濃度的重金屬?gòu)U水引起了人們的重視。目前研究使用的農(nóng)林廢棄物包括制糖甜菜廢絲、甘蔗渣、稻草、大豆皮、花生殼、玉米芯等。這些材料具有天然的交換能力和吸附特性。

將農(nóng)林副產(chǎn)物——花生殼作為生物吸附劑從溶液pH、吸附溫度、吸附時(shí)間、花生殼用量等方面研究其吸附性能，探究其最佳吸附工藝條件，為花生殼用于含銅離子廢水的治理提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

針對(duì)花生殼對(duì)重金屬離子的吸附課題，很早就有工作人員對(duì)其進(jìn)行了研究。利用農(nóng)林廢棄物去除廢水中重金屬離子主要是通過(guò)物理化學(xué)吸附。物理吸附是由于農(nóng)林廢棄物經(jīng)粉碎后有較大的比表面積和空隙，通過(guò)分子間作用力將重金屬離子吸附于廢棄物表面，由重力沉降作用將其除去。化學(xué)吸附是由于農(nóng)林廢棄物表面含有大量的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及少量無(wú)機(jī)硅的結(jié)構(gòu)，他們含有豐富的親水性羥基，有很好的吸附性。花生殼結(jié)構(gòu)中有34%-45%的纖維素，以及大量的羥基、羧基等，故其研究?jī)r(jià)值極高[10-12]。如對(duì)花生殼中抗自由基活性物質(zhì)進(jìn)行提取與分離，用其殘?jiān)鼘?duì)六價(jià)鉻離子進(jìn)行吸附，其結(jié)果顯示在強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下都不利于吸附[13]；還有利用環(huán)氧氯丙烷對(duì)花生殼改性制備吸附劑，用于吸附水溶液中的Cu2+等，但這些研究大多對(duì)花生殼用化學(xué)試劑進(jìn)行了改性處理或?qū)⑵渲瞥苫钚蕴浚m效果很好，但其程序較繁瑣，費(fèi)用較高[14]。故將天然花生直接殼用重金屬離子的研究更經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便實(shí)用。其處理程序極其簡(jiǎn)便，將花生殼用自來(lái)水洗凈、蒸餾水浸泡、80℃下烘干至恒重、用粉碎機(jī)打碎至所需粒徑(20-40目)，用篩子過(guò)篩后裝瓶備用即可[15]。環(huán)境污染與防治中關(guān)于本課題的研究結(jié)果表明，PH顯著影響花生殼對(duì)Cu2+的吸附，其結(jié)果顯示PH為3.00-5.00時(shí)吸附效果最好；30min即達(dá)到最大吸附量的97%左右，且證明吸附過(guò)程為自發(fā)過(guò)程。也有以花生殼對(duì)銅離子的去除率為指標(biāo)，采用單因素分析結(jié)合正交試驗(yàn)的方法優(yōu)化花生殼吸附銅離子的工藝條件的[16-18]。但目前針對(duì)此課題的研究還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證，以期為其投入應(yīng)用提供可靠的科學(xué)依據(jù)[19]。

花生殼作為一種主要經(jīng)濟(jì)作物的副產(chǎn)物，在我國(guó)的種植面積很大，產(chǎn)量很高。目前，花生殼主要作為燃料或當(dāng)做廢渣棄去，造成自然資源的極大浪費(fèi)[20]。因此選用廉價(jià)易得、無(wú)毒無(wú)害、來(lái)源廣泛的花生殼作為吸附劑，以期為擴(kuò)大農(nóng)作物余物資源的綜合利用，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，高效廉價(jià)的處理含銅廢水提供了一條新的思路，為探尋農(nóng)林廢棄物的資源優(yōu)化利用途徑、含銅廢水的處理方法打下基礎(chǔ)[21,22]。

綜上所述，將花生殼作為吸附劑應(yīng)用于含銅離子廢水的處理具有廣泛的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1]劉輝.化學(xué)改性殼聚糖作為重金屬離子吸附劑在水處理中的應(yīng)用.山西蘭通與節(jié)眨.2004,(2):40-41.

[2]潘海燕,冀蘭濤,丁清波.落葉對(duì)重金屬吸附的初步研究.儀器儀表與分析監(jiān).2001,(04):31-33.

[3]趙暉,廖雄,周子強(qiáng).改性農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼對(duì)含鉻重金屬?gòu)U水的吸附處理.應(yīng)用化工.2011,40(10):1741-1744.

[4]楊義,宋曉梅,蔣敏.花生殼對(duì)Pb2+的吸附特性研究.工業(yè)用水與廢水.2009,40(4):74-77.

[5]黃文鵬,趙雪,安平平.花生殼對(duì)水體中陽(yáng)離子染料的吸附研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2010,(06):3-4.

[6]李山.改性花生殼對(duì)水中重金屬離子和染料的吸附特性研究.西北大學(xué).2009.

[7]閆旭,李亞峰,胡朝宇.花生殼對(duì)含Cr(VI)廢水的吸附試驗(yàn)研究.遼寧化工.2011,40(3):230-233.

[8]李琛,梁寶霞.農(nóng)林廢棄物在含銅廢水處理中的應(yīng)用.電鍍與精飾.2012,34(5):17-20.

[9]史會(huì)齊,周嶸,焦賀賢.花生殼綜合利用研究——花生殼對(duì)Cr(VI)的吸附作用.河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004,34(6):41-43.

[10]祝春水,魏濤,陳文賓.花生殼吸附Cu2+的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究.環(huán)境污染與防治.2008,30(8):14-18.

[11]朱斌.重金屬的生物吸附.廣西輕工業(yè).2006,(5):70-71.

[12]Xianghua Wen,Qing Du,Hong xiao Tang.Heavy metal adsorption on the Le An River sediment Journal of Environmental sciences.1997,9(1): 59-70.

[13]張慶芳,楊國(guó)棟,孔秀琴.改性花生殼吸附水中Cr6+的研究.化學(xué)與生物工程.2008,25(2):29-31.

[14]曹衛(wèi)星,林國(guó)林,金蘭淑.殼聚糖吸附重金屬的研究.遼寧化工.2007,36(8):529-531.

[15]王恩萱.花生殼活性炭對(duì)六價(jià)鉻的吸附.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊.2010,29:67-71.

[16]晁燕,張玉軍,向國(guó)強(qiáng).環(huán)氧氯丙生殼吸附水中Cu2+的研究.廣州化工.2010,38(5):105-107.

[17]萬(wàn)鵬.花生殼作為吸附劑處理含鉻Cr(VI)廢水的研究.江西理工大學(xué).2009.

[18]趙二勞,白建華,臧雪君.花生殼吸附Cu(II)的工藝條件優(yōu)化比.電鍍與精飾.2012,34(5):39-42.

[19]Fengting Li,Hong Yang,Yan Zhao.Novel modified pectin for heavy metal adsorption,Science Direct.2007,(18): 325-328.

[20]楊國(guó)棟.花生殼對(duì)水中Cr(VI)的吸附性能研究.蘭州理工大學(xué).2009.

中圖分類號(hào):X703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)02-0014-01