全 文 ：第 32卷第 2期 贺 州 学 院 学 报 2016年 6月
Vol.32 No.2 JOURNAL OF HEZHOU UNIVERSITY Jun.2016
［收稿日期］2016-05-17
［作者简介］陈秋娟（1983-），女，广西宾阳人，贺州学院讲师，硕士。主要研究方向：天然产物的开发与利用。
［基金项目］广西高校科学技术研究项目（KY2015LX477）、贺州学院校级科研课题（2014ZC28）、贺州学院大学生科研项目
（2014DXSZC09）、广西自治区大学生创新创业训练计划项目（201511838090）。
香芋皮粉末对Pb2+的吸附性能研究
陈秋娟，王胜新，李金凤，全耀，罗健庭
（贺州学院 化学与生物工程学院，广西 贺州 542899）
［摘 要］文章以香芋皮作为新型吸附剂，研究结果表明：当 Pb2+初始浓度 40.00mg/L，投加量为 1.80g，
pH=6.0，室温下吸附 240min的条件下，香芋皮粉末对 Pb2+的吸附率最大，达到 98.03%。吸附热力学反应符合
Langmuir吸附等温方程，吸附动力学反应符合准二级动力学方程。
［关键词］香芋皮；铅离子；吸附
［中图分类号］X703 ［文献标识码］A ［文章编号］1673—8861（2016）02—0136—04
随着世界工业的快速发展，重金属污染已成为
严重威胁人类健康的问题。其中，铅及铅化合物是
我国重金属污染［1］的重点处理之一。吸附法适宜处
理大体积低浓度重金属废水，自20世纪80年代以
来受到广泛关注和研究［2］。目前，王清萍［3］等人利
用稻米壳对铅离子和铜离子进行吸附研究，发现稻
米壳是一种对重金属具有良好吸附性能的吸附剂；
陈艺敏［4］等人在利用荔枝壳活性炭对铬（IV）的吸
附研究中，表明了吸附的有效性能。
本文采用废弃物香芋皮粉末作为吸附剂，研究
其对Pb2+的吸附性能，同时对Pb2+在香芋皮吸附剂
的吸附动力学、等温吸附线方面进行了初步研究，
以期为建立日常生活中铅废水的处理应用提供理
论依据。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
香芋皮购于贺州市阳光市场，清洗干净于烘箱
中70℃烘干，24h后粉碎置于干燥处密封保存备用。
Pb（NO3）2，二甲酚橙，邻菲啰啉，丙酮等试剂均
为分析纯。主要仪器有：722型可见分光光度计。
1.2 实验方法
称取1.80g的香芋皮吸附剂，分别置于已编号
的7个分别含有Pb2+溶液的烧杯中，然后分别加入
一定量的的0.1g/L二甲酚橙溶液，室温下吸附一定
的时间，过滤，采用二甲酚橙-分光光度法测定滤
液中Pb2+的含量［5］，计算香芋皮对Pb2+的吸附率。
1.3 分析方法
1.3.1 吸附率的相关计算
计算Pb2+的吸附率如公式（1）所示，公式如下：
（1）
其中，Et为 Pb2+的吸附率，%；Co为吸附前 Pb2+
的质量浓度，mg/L；Ct为吸附平衡时 Pb2+的质量浓
度，mg/L。
1.3.2 等温吸附拟合
对于溶液中重金属离子的吸附机理，关于吸附
速率随溶液浓度变化的规律 最常用的模型为
Langmuir等温线模型式。Langmuir等温线等温式表
示为
（2）
其中，Ce/（m/L）为平衡质量浓度，qe/（m/g）为平
衡吸附量 qm/（m/g）为吸附剂的饱和吸附量 ；kL/
（L/mg）为表征吸附表面强度的常数。
1.3.3 吸附动力学拟合
吸附动力学主要是研究吸附快慢和吸附机理
描述吸附剂对吸附质的吸附速率该速率决定了到
达吸附平衡的时间是间歇试验选择最佳操作条件
所必需的。一般情况下常用于探讨吸附过程的动力
学模型为准一级动力学模型、准二级动力学模型，
准一级动力学公式和准二级动力学公式分别如公
式（3）和（4）所示。
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（3）
（4）
其中：qt为t时刻的吸附量，mg/g；qe代表t时刻
的平衡吸附量，mg/g；t为吸附时间，min；k1准一级动
力学模型的吸附率常数，min-1；k2为准二级动力学
模型的吸附速率常数，g/（mg·min）。
2 结果与讨论
2.1 标准曲线的绘制
本实验按照文献［5］标准制定标准曲线的最佳
条件以及测定方法来绘制铅标准曲线，如图1所
示，得线性回归方程为：A=0.1045C+0.0042，其相关
系数R2=0.9991。
2.2 吸附条件对香芋皮吸附性能的影响
2.2.1 吸附时间对Pb2+吸附率的影响
在室温条件下，加入香芋皮吸附剂 1.8g，当铅
溶液初始质量浓度为40.00mg/L、pH为6.0时，考察
不同吸附时间对香芋皮吸附Pb2+吸附性能的影响，
其结果如图2所示。由图2可知：在吸附时间0～
240min这段时间之内，吸附剂对Pb2+的吸附效果增
加明显较快，在吸附时间240min时，吸附剂对Pb2+
的吸附率最大为 98.23％；而当吸附时间大于
240min时，吸附剂对Pb2+的吸附率变化趋于平缓。
因此，选择吸附时间为240min较适宜。
2.2.2 吸附剂用量对Pb2+吸附率的影响
在室温条件下，当初始 Pb2+的质量浓度为
40.00mg/L、溶液 pH=6.0、吸附时间为240min时，考
察不同吸附剂用量对香芋皮吸附Pb2+吸附性能的
影响，其结果如图3所示。由图3可知：当吸附剂
的用量为0.4～1.4g时，吸附剂吸附率由95.82%上
升至97.47%，原因是随着吸附剂的用量的增加，使
吸附剂对Pb2+的吸附面积增大，同时增大了对Pb2+
的吸附率；当吸附剂用量为1.8g时，吸附剂吸附率
最大为97.76%；随着吸附剂持续添加，吸附剂对
Pb2+吸附率在96.0%～97.0％，因为当香芋皮吸附剂
的用量超过1.8g之后，溶液中Pb2+的质量浓度已经
很小，即便再添加吸附剂，吸附剂对Pb2+的吸附率
已趋于平缓。因此，选择香芋皮吸附剂的用量为
1.8g较适宜。
2.2.3 铅溶液初始浓度对Pb2+吸附率的影响
在室温条件下，当铅溶液pH=6.0、吸附剂用量
为1.8g、吸附时间为240min时，考察不同的铅溶液
初始浓度对香芋皮吸附Pb2+吸附性能的影响，其结
果如图4所示。由图4可知：铅溶液初始质量浓度
对香芋皮吸附Pb2+的影响较大，当铅溶液初始量浓
度从10mg/L提高到40.00mg/L时，香芋皮吸附剂的图1 铅的标准曲线
图2 吸附时间对Pb2+吸附率的影响
图3 吸附剂用量对Pb2+吸附率的影响
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吸附率从87.3%增长到98.03%，表明当铅溶液初始
质量浓度为10.00～4 .00mg/L时，香芋皮的单位吸
附量未达到饱和状态，随着铅溶液初始质量浓度的
升高，香芋皮表面液膜和溶液的本体之间，存在着
较大的质量浓度差，从而促使Pb2+向香芋皮表面移
动，进而被吸附；在铅溶液初始质量浓度大于
40.00mg/L时，香芋皮表面的活性基团已达到饱和
状态［6］，香芋皮吸附剂对Pb2+的吸附量趋向平缓。
故最佳的吸附饱和浓度为40.00mg/L。
2.2.4 溶液pH值对Pb2+吸附率的影响
在室温条件下，当铅溶液初始质量浓度为
40.00mg/L、吸附剂加入量1.8g、吸附时间为240min
时，考察不同溶液pH值对香芋皮吸附Pb2+吸附性
能的影响，其结果如图5所示。由图5可知：吸附剂
对Pb2+的吸附率随着pH的增大而增大，当pH=6.0
时，吸附率最大，而后吸附剂对对Pb2+的吸附率随
着pH的增大而减小。原因是溶液中的H+与重金属
离子之间存在竞争吸附的关系，随着pH值的逐渐
增大，H+的浓度降低，这使得溶液中分散的羧酸形
成相应的羧酸盐，从而阻碍羧酸与吸附剂表面活性
电位的结合［7］，使得吸附剂对金属离子的吸附率显
著增大，达到 98.03%；当溶液 pH≥6.5 时，溶液的
pH慢慢转为碱性，这期间也将会逐渐出现Pb（OH）2
沉淀，随着沉淀含量的逐渐增大，会干扰实验的准
确结果。因此，溶液的pH值选择6.0较为适宜。
2.3 香芋皮吸附Pb2+的模型拟合
2.3.1 Pb2+吸附等温线
吸附平衡决定被吸附组分在吸附剂上的极限
吸附量，一般用吸附等温线来描述吸附平衡。本文
采用采用2.2.3的数据进行Langmuir模型拟合。得
到的拟合的方程为：ce/qe=0.246ce+0.045，相关系数
R2=0.9975，拟合所得到的直线有良好的线性关系，
说明香芋皮粉末吸附剂对Pb2+的吸附很好地符合
Langmuir等温线模型的变化规律，Pb2+吸附在香芋
皮粉末吸附剂的活性位点上属于单层吸附［8］。
2.3.2 Pb2+吸附动力学方程拟合
采用2.2.1的数据，采用准一级动力学模型拟
合出来的直线，其相关系数 R2=0.2317，效果不佳；
而根据准二级动力学模型拟合出来的直线方程为：
t/qt=0.257t+0.2636，其相关系数 R2=0.9974，拟合出
来的直线具有良好的线性关系，表明采用准二级动
力学模型较准以及动力学模型能更好的表现出香
芋皮粉末吸附剂的吸附反应机理，同时，香芋皮对
Pb2+的吸附速率是由化学吸附所控制［9］。
3 结论
本文采用香芋皮粉末为吸附剂，考察其在铅溶
液的pH、浓度、以及吸附剂用量、吸附时间等几个
方面的因素对Pb2+的吸附率的影响。在室温条件
下，当香芋皮吸附剂用量为 1.8g、溶液浓度为
40.00mg/L、pH值为6.0、吸附时间为240min时，香
芋皮粉末对Pb2+的吸附效果最佳，其吸附率均达到
98.03%。香芋皮吸附剂对Pb2+的吸附行为在吸附动
力学上，是通过化学吸附对反应速率的控制，在
Langmuir吸附等温线模型的变化，属于单分子层
吸附。
用香芋皮粉末作为吸附铅离子的吸附剂，不仅
原料来源丰富易得，且操作简单，降低处理成本，且
达到“以废治废”的目的，为实际应用和废弃资源的
开发利用提供理论参考。
图4 铅溶液初始浓度对Pb2+的吸附影响
图5 溶液pH值对Pb2+吸附率的影响
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Study on Adsorption Properties of Peel Taro for Pb2+
CHENQiu-juan，WANGSheng-xin，LIJin-feng，QUANYao，LUOJian-ting
（SchoolofChemicalandBiologicalEngineering，HezhouUniversity，HezhouGuangxi542899）
Abstract：It is based on abandoned Peel taro as a new adsorbent. The results showed that the adsorption properties could reach a
maximum under size of 300 mesh，initial concentration of Pb2+ of 40.00 mg/L，dosage of 1.80 g，pH of 6.0，time of 240 min in room
temperature. The adsorption rate was maximum，which was 98.03%. The adsorption reaction was consistent with a pseudo-second
order kinetic equation，and the adsorption isotherm could be described well with the Langmuir equation.
Key words：peel taro；Pb ion；adsorption
［责任编辑］张琴芳
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