全 文 ：　文章编号:1002-4093(2008)03-0016-04
改性花生壳处理废水中 Cr6+的实验研究＊
张庆芳 ,辛　佳 ,孔秀琴 ,贾小宁
(兰州理工大学石油化工学院 ,甘肃 兰州 730050)
摘要:简述了农林废弃物处理废水中重金属离子的研究现状 ,实验研究了改性花生壳对废水中
Cr
6+的去除效果 ,并探讨了溶液的 pH值 、Cr6+初始浓度 、吸附时间 、温度及改性花生壳用量等因素
对Cr6+吸附效果的影响。结果表明 ,改性花生壳对 Cr6+有很好的吸附作用 ,在温度 33℃,改性花生
壳用量 1.0 g , 20 mg ·L-1的 Cr6+溶液 50 m L ,溶液的 pH 值 2.0 ,振荡吸附 120 min 的条件下 ,Cr6+
的吸附去除率达到了 98.4%。
关键词:改性花生壳;吸附;Cr6+
中图分类号:S565.2;X703 文献标识码:A
Study on the Adsorption of Heavy Metal with Modified
Peanut Shell from Waste Water
ZHANG Qing-fang , XIN Jia , Kong Xiu-qin , JIA Xiao-ning
(College of Petrochemical Engineering , Lanzhou Uni .of Technology , Lanzhou 730050 , China)
Abstract:The application and research o f t reated ag ricultural and forest residues fo r the removal
of heavy metals f rom w aste w ater are review ed in this paper.Adso rpt ion o f Cr6+ by modi fied peanut
shell w as studied.The effects of pH value , init ial C r6+ concentration , adsorption time , temperature
and peanut shell do sage on adso rption ef fect have been investig ated.The results indicated that modi-
f ied peanut shell had good adso rption to Cr6+.In condi tion of 33℃, 1.0 g modified peanut shell , 50
mL 20 mg L-1 Cr6+ solut ion , the init ial pH value , contact time 120 min , the adsorption rate of C r6+
can be up to 98.4%.
Key words:modified peanut shell;adsorption;Cr6+
前　言
农林废弃物是生产与加工过程中产生的副产
品 ,数量巨大 ,具有可再生 、可生物降解 、环境友好
等诸多优点 ,是重要的生物质资源。我国农林废
弃物用量不足总量的 50%,被大量弃置于自然环
境或露天焚烧 ,既造成生态环境的污染 ,又造成资
源的极大浪费 。随着石油 、煤炭等不可再生资源
的日益短缺 ,以农林废弃物等可再生资源为原料
制备工业新产品的研究引起了世界各国的关注。
欧洲各国及日本正在积极探索以农林废弃物等可
再生资源为原料生产化工新产品 ,用来替代以石
油为原料的化工产品[ 1] 。
在我国 ,随着经济的迅速发展 ,资源消耗量巨
大 ,石油等化工资源总量递减速度非常快 ,开发利
用农林废弃物资源 ,逐步补充或替代化石资源 ,是
关系到我国社会经济可持续发展的重大问题 。农
林废弃物转化为化工原料或新型工业材料有两种
　花 生 学 报　2008 , 37(3):16～ 19
　Journal o f Peanut S cience , Vol.37 , No.3 , 2008
＊ 收稿日期:2008-07-21
基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(3ZS042-1325-006)
作者简介:张庆芳(1972-),女 ,甘肃天水人 ,兰州理工大学石油化工学院讲师 ,硕士 ,主要从事水污染治理的研究。
DOI :10.14001/j.issn.1002-4093.2008.03.002
方式:一种是将其分离为纤维素 、半纤维素和木质
素后分别转化为工业产品;另一种是将农林废弃
物全部组分直接转化为工业产品 ,这种方式工艺
简化 ,生产成本低 ,减少了组分分离过程中带来的
环境压力 ,农林废弃物用作生物吸附剂处理工业
废水便是典型的应用 ,可用来去除废水中油污重
金属离子 ,还可以处理有机污染物及放射性废水
甚至可以用来从海水中回收贵重金属 ,应用前景
十分广阔 。
近几十年来 ,汞 、铅 、镍 、铬 、镉 、铜 、锌等重金
属污染与日俱增 ,其危害性引起了世界各国环境
学者的关注。将农林废弃物直接用于吸附溶液中
的金属离子 ,一方面是由于其物理结构上孔隙度
较高 ,比表面积较大 ,可以与金属离子发生物理吸
附;另一方面 ,某些农林废弃物中含有较多的活性
物质 ,这些物质的存在有利于金属离子的吸附。
单宁中含有多个邻位酚羟基结构 ,可以作为一种
多基配体与金属离子发生络合反应 。
张力平等[ 2] 采用落叶松单宁去除水中的
Cu2+ 、Fe2+ 、Zn2+等有毒金属离子 ,去除率达到
65%～ 90%,显示出良好的金属离子去除能力。
花生壳富含单宁等多羟基酚类化合物 ,可以用来
吸附溶液中的重金属离子 。
农林废弃物物理强度较差 ,通常没有足够的
强度用于废水处理。Laszlo J A 等[ 3] 发现通过化
学交联可以有效改善其物理强度 ,他们在室温条
件下采用表氯醇处理富含果胶质的大豆壳和甜菜
渣 ,发现处理后的大豆壳和甜菜渣不仅能够提高
物理强度 ,还能提高阳离子结合性能。
农林废弃物除含有活性组分外 ,还含有大量
的羟基 ,这些羟基易于化学改性 ,通过化学改性可
在农林废弃物中引入金属离子吸附能力强的活性
基团 ,如羧基 、巯基 、磷酸根 、硫酸根 、胺基等。陈
玉成等[ 4] 将玉米芯酸化后用巯基或 EDTA 络合 ,
发现活化后的玉米芯对汞有较强的吸附能力 。
Lehrfeld J等[ 5] 采用环状酸酐 、三氯氧磷 、氯
磺酸化学改性燕麦壳 、玉米芯和甜菜渣 ,得到的产
物中富含羧基 、磷酸根和硫酸根 ,具有很强的金属
离子结合能力。 Li C 等[ 6] 采用氯化铁溶液改性
的麦秆吸附溶液中的铬 ,并探讨了铬的去除机理 ,
发现吸附剂对铬的去除作用主要是氧化还原反
应。Low KS等[ 7] 应用季铵化的稻壳处理含铬废
水 ,并探讨了吸附动力学 。
王格慧等[ 8] 制备了氨基棉纤维 ,并将环氧基
长链季铵盐接枝到棉纤维上 ,得到同时具有杀菌
和吸附金属离子双功能基的棉纤维 ,其对铜离子
的吸附容量可达 0.75 mmol/g 。
本文对花生壳进行改性处理 ,用来吸附去除
废水中的 Cr6+ ,同时研究了多种因素对C r6+吸附
效果的影响 ,为含 Cr6+废水的处理提供一定的科
学依据。
1　实验部分
1.1　材料与仪器
实验用花生壳购于当地农贸市场 ,用自来水
洗涤去除土壤和杂质 ,在室温下风干 ,粉碎过 0.5
mm 筛 ,然后与去离子水充分混匀 ,浸泡 24 h ,去
除悬浮细小物质和可溶性物质 ,在室温下风干
备用 。
PHS-4 型酸度计(上海大普仪器有限公
司);SHZ -C 水浴恒温振荡器(上海跃进医疗器
械厂);THZ -92B气浴恒温振荡器(上海博讯实
业有限公司医疗设备厂);WFZ UV -2100型紫
外可见分光光度计(尤尼柯仪器有限公司)。
1.2　Cr6+溶液的制备
称取于 120℃干燥 2 h 的 K 2Cr2O 7(优级纯)
0.2829 g ,用蒸馏水溶解后 ,移入 1000 mL 容量瓶
中 ,用水稀释至标线 ,摇匀 ,此时溶液中 Cr6+浓度
为 100 mg ·L-1 ,将此作为标准溶液 ,视实验需要
配制成相应浓度的溶液。
1.3　花生壳的改性处理[ 9]
称取 50 g 过 0.5 mm 筛并经水洗的花生壳 ,
置于 2.5 L 的大烧杯中 ,加入 500 mL 1mo l·L-1
磷酸溶液 ,搅拌 1 h 后 , 离心去除液体部分 ,在
50℃下烘干 , 升温至 180℃加热 1.5 h , 然后用
75℃去离子水清洗 ,去除游离的磷酸 ,在 50℃下
烘干备用 。
1.4　吸附实验
准确移取 50 mL 一定浓度的 C r6+溶液于
150 mL 碘量瓶中 , 用 0.1 mol · L-1 HNO 3 或
NaOH 调节液的 pH 值 ,加入一定量的改性花生
壳 ,置于水浴恒温振荡器中振荡一定的时间 ,静置
片刻后过滤 ,用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤
液中的 Cr6+浓度[ 10] 。
17　3期　　　　　　　　　张庆芳 ,等:改性花生壳处理废水中 Cr6+的实验研究　　　　　
　2　结果与讨论
2.1　吸附时间的影响
在温度 33℃时 ,取 1.0 g 改性花生壳投加于
50 mL 浓度为 20 mg ·L-1的 Cr6+溶液中 ,控制溶
液的 pH 值为 2 ,研究 Cr6+去除率随吸附时间的
变化 。其变化曲线如图 1所示 。由图 1可见 ,改
性花生壳对 Cr6+的去除率随吸附时间延长而呈
递增的趋势。在 120 min时 , Cr6 +的去除率达到
98.4%,且随后基本保持稳定 ,故本实验选择吸附
时间为 120 min 。
图 1　吸附时间对 Cr6+去除率的影响
Fig.1　Effect of adsorption time on
removal rate of C r6+
2.2　pH 值的影响
在温度 33℃时 ,取 1.0 g 改性花生壳投加于
50 mL 浓度为 20 mg ·L-1的 Cr6+溶液中 ,吸附时
间为 120 m in ,研究不同 pH 值时 Cr6+的去除率。
结果如图 2所示 。
图 2　pH 值对 Cr6+去除率的影响
Fig.2　Effect o f pH value on
removal rate of Cr
6+
　　从图 2可看出 ,溶液的 pH 值变化对改性花
生壳吸附去除 Cr6+有很大的影响。随着溶液 pH
值的升高 ,花生壳对 C r6+的去除率呈快速减小的
趋势 。产生这种现象的原因与改性花生壳表面功
能基团带电状态 、Cr6+在水溶液中的形态分布及
pH 值有关 。要使 Cr6+的去除率达到较高的程
度 ,应控制溶液的 pH 值小于 2.5 。本实验中控
制 Cr6+溶液的 pH 值为 2.0。
2.3　改性花生壳用量的影响
在温度 33℃时 ,取 50mL 浓度为 20 mg ·L-1
的 Cr6+溶液 ,控制溶液的 pH 值为 2 ,吸附时间为
120 min ,研究改性花生壳用量对 Cr6+去除效果
的影响。结果如图 3 所示 。由图 3可见 ,随着花
生壳用量的增加 ,C r6+的去除率逐渐增加 。当花
生壳用量大于 1.0 g 时 ,Cr6+的去除率趋于稳定。
图 3　改性花生壳用量对Cr6+去除率影响
Fig.3　Effect of modified peanut shell
dosage on removal rate of C r6+
2.4　Cr6+初始浓度的影响
在温度 33℃时 ,取 1.0 g 改性花生壳投加于
50 mL 的 C r6+溶液中 ,控制溶液的 pH 值为 2 ,吸
附时间 120 min , 研究不同的 C r6+初始浓度对
Cr
6 +去除率的影响 ,结果如图 4 所示 。由图 4可
见 ,随着 Cr6+初始浓度的增加 , Cr6+的去除率呈
减小的趋势。
2.5　温度的影响
取 0.2 g 改性花生壳投加于 50 mL 浓度为
20 mg · L-1的 Cr6+溶液中 ,控制溶液的 pH 值为
2 ,吸附时间为 120 min ,研究不同温度对 C r6+吸
附效果的影响 ,结果如图 5所示。由图 5可见 ,随
温度的增加 ,花生壳对 Cr6+去除率也有所增加 。
18 　　　　　　　　　　　　　花　生　学　报　　　　　　　　　　　　　　　37 卷　
2.6　改性花生壳和普通花生壳对 C r6+去除率的
比较
在温度 33℃时 ,取 50 mL 浓度为 20 mg ·L-1
的 Cr6+溶液 ,控制溶液的 pH 值为 2 ,吸附时间为
120 min ,分别加入 1.0 g 改性花生壳和普通花生
壳 ,比较两者对 Cr6+的去除率 。结果显示 ,改性
花生壳对 Cr6+的去除率为 98.4%,普通花生壳对
C r6+的去除率为 87.5%,说明改性处理可提高花
生壳对 Cr6+的吸附。
3　结　论
1)改性花生壳对 Cr6+有很强的吸附性。其
对 Cr6+的吸附去除率与吸附时间 、溶液的 pH
值 、花生壳的用量 、Cr6+的初始浓度及温度等因
素有关。溶液的 pH 值对 Cr6+的去除率有很大
的影响 ,随着溶液 pH 值的升高 ,改性花生壳对
C r6+的去除率迅速的降低 ,这与改性花生壳表面
功能基团带电状态 、Cr6+在水溶液中的形态分布
及 pH 值的变化有关 。对花生壳进行改性处理可
提高其对 Cr6+的吸附去除率。
2)在温度 33℃时 ,用 1.0 g 改性花生壳处理
50 mL 浓度为 20 mg ·L-1的 Cr6+溶液 ,控制溶液
pH =2 ,振荡吸附120 min ,在此条件下 ,C r6+的去
除率达到 98.4%,残余 C r6+的浓度 <0.5 mg ·
L-1 ,达到了 Cr6+的排放标准。
3)由于花生壳原料丰富 ,容易获取 ,将其用
来处理重金属废水 ,既可治理环境污染 ,有可以提
高花生的综合经济效益 ,有很好的应用前景 。
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