全 文 ：2007 , Vol. 24 No. 3化学与生物工程
Chemistry &Bioengineering
收稿日期:2006 - 11 - 09
作者简介:李山(1967 -),男 , 陕西兴平人 , 副教授 ,硕士研究生 ,主要从事化学工程和资源综合利用的研究。电话:029-82339129 ,
E-mail:lishan-1029@163. com。
硝酸改性花生壳对 Pb2+的吸附研究
李　山1 , 2 , 赵虹霞1
(1. 长安大学环境科学与工程学院 ,陕西 西安 710054;2. 西北大学化工学院 , 陕西 西安 710069)
　　摘　要:以花生壳为原料 、HNO 3为改性剂 ,对花生壳进行改性制备吸附剂 , 并研究了其吸附水中 Pb2+的性能。结果
表明 ,在 2. 0 g花生壳中加入体积分数为 10%的 HNO3溶液 25 mL 、控制温度 80℃、搅拌3 h , 得到改性的花生壳;用此改
性花生壳吸附 Pb2+的最佳条件为:0. 20 g改性花生壳 、97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液 25 mL 、pH 值 5. 0、搅拌吸附60 min ,
在此条件下吸附率可达 97%;吸附后的花生壳用 0. 5 mo l L - 1的 HCl溶液再生 , 重复使用 2 次对 Pb2+的吸附率在 92%
以上;同时 , 比较了改性花生壳和未改性花生壳对 Pb2+的吸附性能 , 未改性花生壳对 Pb2+的吸附率为 87%, 改性花生壳
对 Pb2+的吸附率为 96%, 通过 HNO 3改性使花生壳的吸附性能得到提高。
关键词:花生壳;改性;硝酸;吸附;Pb2+;综合利用
中图分类号:X 712　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1672 - 5425(2007)03 - 0036 - 03
　　铅的单质及其化合物被广泛应用于工业生产的各
个部门 ,其中电镀工业 、冶金工业 、化学工业的废水和
矿山酸性废水中含有高浓度的铅 ,铅及其化合物能通
过食物链的传递积累进入人体内部 ,从而对人体健康
产生长远的不良影响 ,因此 ,含铅废水必须经过处理才
能排放。目前处理含铅废水的方法主要有沉淀法[ 1] 、
吸附法[ 2] 和膜技术[ 3]等 ,这些方法中吸附法较为经济 ,
近几年相关研究较多 。花生壳是花生加工的下脚料 ,
大部分当作燃料或废渣弃去 ,造成自然资源的极大浪
费 ,直接影响了花生的综合利用价值 ,近年来 ,花生壳
的开发利用已引起人们的重视 ,将其用于废水处理方
面的研究也有报道[ 4 ～ 6] 。作者在此用 HNO 3对花生壳
进行改性 ,并研究其吸附水中 Pb2+的性能 ,以便获得
较为理想的吸附条件 ,为花生壳的综合利用提供基础
资料 。
1　实验
1. 1　材料 、试剂和仪器
花生壳 ,自购 ,用水洗净后于 60℃烘干 5 h ,粉碎
机粉碎 ,备用。
硝酸铅 、硝酸 、二甲酚橙 、十六烷基三甲基溴化铵 ,
以上试剂均为分析纯 。
78HW-1型恒温磁力搅拌器 ,杭州仪表电机有限
公司;PHS-3C型 pH 计 ,上海雷磁仪器厂;电热恒温
水浴锅 ,北京科伟永兴仪器有限公司;101-2 型干燥
箱 ,上海实验仪器厂;721 型分光光度计 ,上海第三分
析仪器厂;FZ102型微型植物粉碎机 ,天津泰斯特仪器
有限公司 。
1. 2　Pb2+溶液的配制
准确称取 0. 7793 g 硝酸铅置于 400 mL 烧杯中 ,
加入 20 mL 0. 1 mo l L - 1的 HNO 3溶液 ,然后加入少
量蒸馏水 ,使其溶解后移入 500 mL 容量瓶中 ,用蒸馏
水稀释至刻度 ,摇匀 ,此溶液中 Pb2+浓度为 975 mg
L
-1 。取上述溶液 50 mL 用蒸馏水稀释至 500 mL ,此
溶液 Pb2+浓度为 97. 5 mg L - 1 。
1. 3　硝酸改性花生壳的制备[ 7]
称取花生壳粉 2. 0 g 置于已烘干的 100 mL 烧杯
中 ,加入 25 mL 体积分数为 10%的 HNO 3溶液 ,搅拌
均匀 ,置于水浴锅中于 80℃加热3 h后 ,离心去除溶
剂 ,粉渣用蒸馏水洗至中性 ,在 40℃下烘干3 h ,得到
改性花生壳 ,置于干燥容器中备用 。
1. 4　改性花生壳吸附 Pb2+方法
取25 mL 97. 5 mg L -1的Pb2+溶液于100 mL烧
杯中 ,用 NaOH 或 HCl调节 pH 值 ,加入适量改性花
生壳 ,在 78HW-1 型恒温磁力搅拌器上搅拌一定时间
后 ,过滤分离 ,用分光光度法测定滤液中残余的 Pb2+
含量 ,计算改性花生壳对 Pb2+的吸附率。
1. 5　分析方法
pH 值用 PHS-3C 型 pH 计测定;Pb2+的含量用
分光光度法测定[ 8] 。
36
李　山等:硝酸改性花生壳对 Pb2+的吸附研究 /2007 年第 3 期
2　结果与讨论
2. 1　初始 pH值对吸附效果的影响
取97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液25 mL 、加入0. 10 g
改性花生壳 ,吸附时间为 60 min ,考察初始 pH 值对吸
附效果的影响 ,结果见图 1。
图 1　初始 pH值对吸附效果的影响
Fig. 1　Effect of initial pH value on adsorption rate
由图 1 可见 , Pb2+溶液初始 pH 值在 4. 0 ～ 6. 0
时 ,改性花生壳对 Pb2+都有较高的吸附率 , pH 值为
5. 0时的吸附率最大 , pH 值过低 ,吸附率较低 ,不利于
吸附 。因此 ,控制 Pb2+溶液的初始 pH 值为 5. 0 。
2. 2　吸附时间对吸附效果的影响
取 97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液 25 mL ,固定溶液
的初始 pH 值为 5. 0 、加入改性花生壳 0. 10 g ,考察吸
附时间对吸附效果的影响 ,结果见图 2。
图 2　吸附时间对吸附效果的影响
Fig. 2　Effect of adsorption time on adsorption rate
由图 2可见 ,随着吸附时间的延长 ,改性花生壳对
Pb2+的吸附率增加 ,吸附 20 min时的吸附率为 82%,
说明改性花生壳对 Pb2+吸附较快 ,吸附 60 ～ 80 min
时吸附率达到最大且基本不变 。考虑成本因素 ,选择
吸附时间为60 min 。
2. 3　改性花生壳加入量对吸附效果的影响
取 97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液 25 mL ,固定溶液
的初始 pH 值为 5. 0 、吸附时间为 60 min ,考察改性花
生壳加入量对吸附效果的影响 ,结果见图 3。
由图 3可见 ,随着改性花生壳加入量的增大 ,吸附
图 3　改性花生壳加入量对吸附效果的影响
Fig. 3　Ef fect of modified peanut shell dosage
on adsorption rate
率也不断增大 ,改性花生壳加入量为 0. 20 ～ 0. 25 g时
吸附率达到最大且基本不变。考虑成本因素 ,选择改
性花生壳加入量为0. 20 g 。
2. 4　Pb2+浓度对吸附效果的影响
固定 Pb2+溶液的初始 pH 值为 5. 0 、改性花生壳
加入量为 0. 15 g 、吸附时间为 60 min ,考察 Pb2+浓度
对吸附效果的影响 ,结果见图 4。
图 4　Pb2+浓度对吸附效果的影响
Fig. 4　Effect of Pb2+ concentration on adsorption rate
由图 4 可见 ,随着 Pb2+浓度的增大 ,改性花生壳
对 Pb2+的吸附率不断下降 。由于 Pb2+浓度的高低影
响改性花生壳对 Pb2+的吸附率 ,因此 ,实际处理过程
中如果 Pb2+浓度发生变化 ,应及时调整改性花生壳加
入量 ,以便获得较好的吸附效果。
2. 5　改性花生壳的再生和重复使用
取 97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液 25 mL ,固定溶液
的初始 pH 值为 5. 0 、改性花生壳的加入量为 0. 15 g 、
吸附时间为 60 min ,在此条件下对 Pb2+进行吸附 ,吸
附 Pb2+后的改性花生壳用100 mL 0. 5 mol L - 1的
HCl溶液洗脱 ,再用蒸馏水洗至中性 ,然后在干燥箱
中于 40℃烘干 3 h后重新使用 ,考察再生和重复使
用效果 。结果表明 , 改性花生壳第一次再生后对
Pb2+的吸附率为 96%,第二次再生后对 Pb2+的吸附
率为 92%。
2. 6　改性花生壳和未改性花生壳吸附效果的比较
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李　山等:硝酸改性花生壳对 Pb2+的吸附研究 /2007 年第 3 期
取 97. 5 mg L - 1的 Pb2+溶液 25 mL ,固定溶液
的初始 pH 值为 5. 0 、吸附时间为 60 min ,分别加入
0. 15 g 改性花生壳和未改性花生壳 , 比较两者对
Pb2+的吸附性能 。结果表明 ,改性花生壳对 Pb2+的
吸附率为 96%,未改性花生壳对 Pb2 +的吸附率为
87%, 说明 HNO3对花生壳的改性提高了其吸附性
能。
3　结论
(1)在 2. 0 g 花生壳中加入体积分数为 10%的
HNO3溶液 25 mL ,控制温度 80℃,搅拌时间3 h ,得到
改性的花生壳。用 0. 20 g 改性花生壳处理 97. 5 mg
L - 1的 Pb2+溶液 25 mL ,控制初始 pH 值为 5. 0 ,搅
拌吸附 60 min ,在此条件下吸附率可达 97%,吸附后
的花生壳用0. 5 mol L - 1的 HCl溶液再生 ,重复使用
2次对 Pb2+的吸附率仍在 92%以上 。同时 ,比较了改
性花生壳和未改性花生壳对 Pb2+的吸附性能 ,未改性
花生壳对 Pb2+的吸附率为 87%,改性花生壳对 Pb2+
的吸附率为 96%。
(2)通过 HNO 3对花生壳进行改性制备吸附剂 ,制
备方法简便 ,花生壳的吸附性能得到提高 ,且易再生 、
能重复使用 ,扩大了吸附剂的原料来源 ,为花生壳的综
合利用提供了一条有效途径。
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Study on Adsorption of Pb
2+
in Aqueous Solution with
Nitric Acid Modified Peanut Shell
LI Shan1 , 2 , ZHAO Hong-xia1
(1. Col lege of Env ironmental Science and Engineering ,Changan Universi ty ,X ian 710054 ,China;
2. Collegeo f Chemical Engineering , Northwest Univ ersity , X ian 710069 ,China)
Abstract:Using peanut shell as raw mate rials , nit ric acid as modifier , the adsorbent is prepared and i ts
Pb
2+
adso rption perfo rmance in aqueous solution is investig ated. The resul ts indicate:adding 10%nit ric acid so-
lut ion 25 mL into 2. 0 g peanut shell at 80℃w ith sti rring fo r 3 h , the modif ied peanut shell can be obtained. The
optimized adsorption conditions are as follow s:0. 20 g modified peanut shel l fo r 25 mL 97. 5 mg L - 1 Pb2+ solu-
tion , the init ial pH value 5. 0 , stirring time 60 min. Under above conditions , the adso rpt ion rate of Pb2+ can be
up to 97%. Regenerated by 0. 5 mol L -1 HCl , the peanut shel l can be reused and the Pb2+ adso rption rate is a-
bove 92% for the second time. A t the same t ime , a comparison betw een unmodi fied peanut shell and modif ied
peanut shell on the Pb
2+
adsorption perfo rmance show s that , unmodif ied peanut shell has an adso rption rate of
87% and modif ied peanut shell has an adsorption rate of 96%, so the modi ficat ion by nit ric acid can enhance the
adso rption perfo rmance of peanut shell for Pb
2+
in aqueous solut ion.
Keywords:peanut shell;modification;nit ric acid;adso rption;Pb2+;comprehensive utilization
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———《化学与生物工程》编辑部
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