全 文 ：生态环境学报 2010, 19(12): 2973-2977 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家科技重大专项（2008ZX07211-003）
作者简介：张再利（1976 年生），女，讲师，博士，主要从事水污染控制工程技术研究。E-mail: eeszzl@mail.sysu.edu.cn
*通信作者，E-mail: eesjxs@mail.sysu.edu.cn
收稿日期：2010-12-01
花生壳吸附 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的
动力学和热力学研究
张再利，况群，贾晓珊*
中山大学环境科学与工程学院，广东 广州 510275
摘要：以花生壳为生物吸附剂，通过序批式实验研究了吸附剂投量、吸附时间、金属离子初始质量浓度、吸附温度对吸附金
属离子的影响，探讨了花生壳吸附的动力学及热力学特性。结果表明，准二级动力学方程能很好地描述花生壳对 Pb2+、Cu2+、
Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附过程。Langmuir 模型和 Freundlich 模型均能较好地描述花生壳对 5 种重金属离子的等温吸附过程，
而 Langmuir 模型拟合的线性更好。Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+ 5 种金属离子的最大吸附量分别是 32.25、7.09、3.82、2.95、
2.22 mg·g－1，花生壳可用于处理低质量浓度多种重金属混合的废水。热力学研究表明，花生壳对 5 种金属离子的吸附具有自
发、吸热和熵增的特性。
关键词：花生壳；吸附剂；重金属；动力学；热力学
中图分类号：X132 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2010）12-2973-05
重金属是一类对生态环境危害极大的污染物，
不能被生物降解，通过食物链最终在生物体内积
累，破坏生物体的生理代谢活动，危害人体健康。
随着工业的发展，重金属作为矿产资源开发、金属
冶炼和金属加工活动的主要污染物，其污染日益严
重。因此，有效处理重金属废水是当今环保领域中
的一个突出问题。
生物吸附技术是一种较新颖的处理重金属废
水的方法，具有高效、价廉的特点，适宜处理大体
积低浓度的重金属废水，自 20 世纪 80 年代以来受
到广泛关注和研究。人们研究了各类生物材料用于
重金属的吸附，包括细菌、酵母、霉菌、藻类、工
农业生物废弃物及其他有机物。研究表明，上述生
物材料可以不同程度地吸附各类重金属，均可能成
为吸附剂的制备材料[1-4]。
花生壳是一种容易大量获得的廉价的工农业
生物废弃物。我国年产花生约 1.5×107 t，相应产生
花生壳约 5×106 t，花生壳中含有儿茶酚、间苯三酚
等多元酚和矿物质、脂肪类以及大量的纤维素类物
质[5]。目前，除少量花生壳作为粗饲料外，大量的
花生壳被烧掉或扔掉，造成极大的资源浪费。已有
研究者[6-9]利用花生壳作为吸附剂去除废水中的重
金属，但多数只研究一种或两种金属离子的去除，
对多种金属离子并存的废水的处理研究较少[10]。本
文利用花生壳吸附废水中共存的 Pb2+、Cu2+、Cr3+、
Cd2+、Ni2+5 种金属离子，研究金属离子对各自吸附
的影响及其动力学和热力学的特性，探讨吸附的机
理，为生物吸附技术的实际应用提供依据。
1 材料与方法
1.1 花生壳的制备
花生壳买自广州某农贸市场。将花生壳洗净，
在 75 ℃烘箱中烘干，用粉碎机粉碎，过 100 目筛，
装瓶备用。
1.2 金属离子溶液的配制
用去离子水将分析纯 Pb(NO3)2、CuSO4·5H2O、
Cr(NO3)3·9H2O、Cd(NO3)2·4H2O、NiCl2·6H2O 配制
为 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+质量浓度为 1 000
mg·L-1 的储备液，再根据实验要求用去离子水稀释
成所需的金属离子浓度。
1.3 吸附试验方法
各金属离子溶液的初始 pH 值用稀硝酸调节为
4.0。在 100 mL 的具塞锥形瓶中加入 50 mL 一定浓
度的金属离子溶液，加入一定量的花生壳，在恒温
摇床上振荡(120 r·min-1)一定的时间后过滤，取滤液
进行金属离子的测定分析，反应设置 3 个平行样。
1.3.1 吸附剂投加量试验
Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+初始质量浓度为
50 mg·L-1，反应温度为 30 ℃。花生壳投加量分别
为 2、4、6、8 g·L-1，吸附反应 2 h 后取样分析(根
据预实验确定吸附平衡时间为 2 h)。
1.3.2 吸附等温试验
Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+初始质量浓度分
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2010.12.018
2974 生态环境学报 第 19 卷第 12 期（2010 年 12 月）
别设为 20、40、60、80、100 mg·L-1，花生壳投量
为 2 g·L-1，反应温度为 30 ℃，吸附反应 2 h 后取样
分析。
1.3.3 吸附动力学试验
Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+初始质量浓度为
50 mg·L-1，反应温度为 30 ℃，花生壳投加量为 2
g·L-1，取样时间设置为 20、40、60、80、100、120
min。
1.3.4 吸附热力学试验
Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+初始质量浓度为
50 mg·L-1，花生壳投加量为 2 g·L-1，反应温度设置
为 20、30、40 ℃，吸附 2 h 后取样分析。
1.4 分析方法
ICP-OES(等离子体发射光谱仪，型号：PE 生
产的 5300 DV)测定 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+
浓度；pH 计(瑞士梅特勒生产的 MO130)测定溶液
pH。
1.5 计算
生物吸附量 qt 用式（1）计算：
m
vq tt
×−= )( 0 ρρ
（1）
重金属去除率 η，用式（2）计算：
%100
0
0 ×−=
c
tρρη
（2）
式中，t 为吸附时间(min)，ρ0 为金属离子的初始质
量浓度(mg·L-1)，ρt为吸附 t 时刻溶液金属离子的质
量浓度(mg·L-1)，v 为反应溶液体积(L)，m 为花生壳
质量(g)。
2 结果与讨论
2.1 吸附剂投加量对吸附的影响
图 1 及图 2 分别是花生壳投加量对 5 种重金属
去除率与吸附量的影响。由图可知，花生壳投加量
在 2~8 g·L-1范围内，随着花生壳投加量的增加，5
种重金属的去除率均增大，其中，Pb2+和 Cu2+的去
除率最终趋于平稳，最大去除率分别达到 98%和
62%，Cr3+、Cd2+和 Ni2+3 种元素的去除率则不断增
加，最大去除率分别为 34%、26%、14%。花生壳
投加量的增加使得溶液中花生壳的表面积增大，表
面有效吸附位点增多，更多的金属元素被吸附，去
除率随之升高。单位质量花生壳的吸附量随花生壳
投加量的增加，Pb2+和 Cu2+的吸附量不断减小，
Cr3+、Cd2+和 Ni2+的吸附量则保持稳定。表明，Pb2+
和 Cu2+已被大量吸附去除，溶液相应质量浓度很
低，花生壳表面存在大量不饱和吸附位点，吸附量
下降[11]。Cr3+、Cd2+和 Ni2+的去除率较低，溶液相
应质量浓度较高，增加花生壳投量，增多吸附位点，
去除率增大，吸附量保持不变。
2.2 吸附动力学
吸附动力学主要研究吸附进行的速度，结果如
图 3 所示。前 20 min 花生壳对 5 种金属离子的吸附
速度较快，Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附量
分别达到 26.69、7.83、2.08、1.88 和 0.48 mg·g-1。
随后吸附变得缓慢并趋于平衡，经过 2 h 吸附基本
达到平衡状态。吸附之初，花生壳表面存在大量的
吸附位点，金属元素的吸附主要发生在花生壳的表
面，吸附容易进行，另外，开始吸附时，溶液中各
金属离子的质量浓度较高，浓度梯度大(∆ρ=ρ0-ρt，
其中 ρ0，ρt 分别为 t 时刻及吸附平衡时溶液中金属
图1 吸附剂投加量对重金属去除率的影响
Fig.1 effect of adsorbent dosage on the adsordorption efficiency
of heavy metals
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 2 4 6 8 10
吸附剂投加量/(g•L-1)
去
除
率
Pb²
Cu²
Cr³
Cd²
Ni²
图2 吸附剂投加量对吸附量的影响
Fig. 2 effect of adsorbent dosage on the adsorption capacity of
heavy metals
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10
吸附剂投加量/(g•L-1)
q
/(m
g•
g-1
)
Pb²
Cu²
Cr³
Cd²
Ni²
图3 吸附时间对吸附量的影响
Fig. 3 effect of contact t ime on the adsorption capacity of heavy
metals
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120
t /(min)
q
/(m
g•
g-1
)
Pb²
Cu²
Cr³
Cd²
Ni²
张再利等：花生壳吸附 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的动力学和热力学研究 2975
离子的质量浓度)，吸附的驱动力更大，使得吸附更
快。随着吸附时间的延长，表面吸附位点趋于饱和，
各金属元素进一步进入吸附剂的微孔内部，阻力增
强，吸附的速度减慢[12]。
在吸附动力学研究中，通常运用准一级动力
学方程和准二级动力学方程拟合，来分析金属离
子质量浓度随时间的变化关系。准一级动力学模
型见式(3)：
tk
q
q
e
t
1)1ln( −=−
（3）
式中，k1 为准一级吸附速率常数(min-1)，利用
(3)对 t 作图可求得 k1，k1·qe 为初始吸附速率
(mg·g-1·min-1)。
准二级动力学模型见式（4）：
eet q
t
qkq
t +⋅= 22
1
（4）
式中，k2为准二级吸附速率常数(g·mg-1·min-1)，
k2·qe2 为初始吸附速率(mg·g-1·min-1），利用
tq
t
对 t
作图可求得 k2·qe2。
数据拟合的相关参数见表 1。根据 R2的大小，
可以判断准二级动力学方程能更好地拟合花生壳
对 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附过程，这与
大量关于重金属生物吸附动力学的报道一致[13-14]。
根据准二级动力学方程建立的机理，可以推测花生
壳吸附 5 种重金属的过程中，物理扩散与化学吸附
并存，且以化学吸附为主，物理扩散对吸附的速率
的影响可以忽略。利用准二级动力学方程计算平衡
吸附量，比较 5 种重金属离子的初始吸附速率
k2·qe2，Pb2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+>Ni2+，其结果均与实测
值很接近，表明准二级动力学方程参数可以用于平
衡吸附量、去除率等的计算，初始吸附速率及吸附
数率常数则可用于反应器的设计。
2.3 吸附等温线
为了得到 5 种重金属离子在花生壳上吸附平衡
时的最大吸附量，研究了重金属离子初始质量浓度
对吸附量的影响，结果如图 4 所示。可以看出，在
20~100 mg·L-1的金属初始离子质量浓度范围内，5
种金属离子的吸附量随各自初始质量浓度的变化
规律比较一致，吸附量随溶液中各金属离子初始质
量浓度的升高而增加。当溶液中离子质量浓度低
时，去除率较高，离子质量浓度较高时，去除率较
低，如初始质量浓度 20 mg·L-1 时，Pb2+、Cu2+、Cr3+、
Cd2+、Ni2+的去除率分别为 98%、22%、16%、11%、
10%，质量浓度为 100 mg·L-1时，Pb2+、Cu2+、Cr3+、
Cd2+、Ni2+去除率分别为 63%、10%、6%、5%、4%，
表明花生壳适合于低质量浓度金属离子的去除。
采用吸附时常用的 Langmuir 等温模型与
Frendlich 等温模型对吸附平衡数据进行拟合分析。
Langmuir 等温模型见式（5）：
bqqq mm
e
e
e
⋅+=
1ρρ
（5）
式中，qm 为吸附剂的最大吸附量(mg·g-1)；ρe
为吸附平衡时溶液中重金属离子质量浓度(mg·L-1)；
b 为 Langmuir 常数(L·mg-1)，表征吸附材料表面的吸
附点位对溶液中重金属离子的亲和力大小，b 值越
大，表明吸附点位对重金属离子的亲和力越大。
Frendlich 等温模型见式(6)：
Fee Kcn
q lnln1ln +=
（6）
图4 重金属初始质量浓度对吸附量的影响
Fig. 4 effect of initial heavy metal concentration on the adsorption
capacity
0
1
2
3
4
5
6
0 20 40 60 80 100 120
重金属离子质量浓度/(mg•L-1)
q
/(m
g•
L-
1 )
0
5
10
15
20
25
30
35
Cu²
Cr³
Cd²
Ni²
Pb²
表 1 准一级、准二级动力学方程拟合参数
Table 1 the pseudo first-order and pseudo second-order kinetic parameters for adsorption of heavy metals
准一级动力学方程参数 准二级动力学方程参数
金属
R2 k1/(min-1) qe/(mg·g-1) K1·qe/(mg·g-1·min-1) R2 k2/(g·mg-1·min-1) qe/(mg·g-1) K2·qe2/(mg·g-1·min-1)
Pb2+
Cu2+
Cr3+
0.749 3
0.864 9
0.979 0
0.034 2
0.025 1
0.023 3
28.48
6.025
1.58
0.974 0
0.151 2
0.036 8
0.999 7
0.994 0
0.978 0
0.015 0
0.015 0
0.006 4
28.82
6.373
2.382
12.458 9
0.609 2
0.036 3
Cd2+ 0.895 9 0.033 1 1.88 0.062 2 0.995 8 0.035 4 2.083 0.153 6
Ni2+ 0.786 0 0.041 6 0.9 0.037 4 0.934 1 0.005 5 1.716 0.016 2
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式中，KF(mg·g-1)和 n 为 Freundlich 模型常数，
分别用于表征吸附能力和吸附强度。
数据拟合的相关参数见表 2。Langmuir 模型和
Freundlich 模型均能较好地拟合花生壳对 5 种重金
属离子的等温吸附过程，其中，Langmuir 模型能更
好地拟合吸附过程。根据 Langmuir 模型可计算出
Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+5 种金属离子的最大
吸附量，分别是 32.25、7.09、3.82、2.95、2.22 mg·g-1，
有研究表明[15]，金属离子的电负性越强越容易被生
物材料上的活性基团吸附，5 种金属离子中 Pb2+的
电负性最大，因此，Pb2+的吸附量最大，表征吸附
位点对重金属离子亲和力大小的 b 值也最大，花生
壳与 Pb2+的结合力最强。其余 4 种金属离子的电负
性较接近，相互间未呈现上述规律，与花生壳的结
合力较弱。
吸附剂的吸附性能还可通过无量纲参数，分离
因子来判断，分离因子定义见式(7)。0
于线性分配，RL趋于 0 表示不可逆吸附，5 种金属
离子的 RL均在 0 和 1 之间，表明花生壳对 5 种重金
属离子均有较好的吸附性。
Freundlich模型中，1/n为表示吸附强度的参数，
当 1/n<1 时有利于吸附，表 2 的结果表明，花生壳
可较好地吸附 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+5 种金
属离子。当 n 相近时，KF可大致表示吸附剂对离子
的吸附量，Pb2+的 KF值远大于其余 4 种金属离子，
而 n 相近，说明花生壳对 Pb 的吸附容量远大于
Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+，与实验结果一致。
01
1
cb
RL ⋅+= （7）
2.4 热力学特性
花生壳在 293、303、313 K 3 种温度下吸附 5
种重金属离子，进行热力学特性的研究。热力学参
数吉布斯自由能变 ∆G0、焓变 ∆H0、熵变 ∆S0分别
由式(8)和(9)计算得到。
（8）
（9）
式中， 、 、 分别为吸附吉布斯自由
能变(kJ·mol-1)、焓变(kJ·mol-1)和熵变(kJ·mol-1·K-1)，
R 为通用气体常数(8.314 J·mol-1·K-1)，T 为热力学温
度(K)，Kc 为吸附平衡常数，代表吸附平衡时，离
子在吸附剂上的质量浓度与溶液中质量浓度的比
值。Kc的计算方法较多，且计算得到的数值差别较
大[16]，但 、 、 的变化规律不变。本研究
中采用Langmuir模型中的参数 b值来近似Kc值[17]。
热力学参数的计算结果见表 3。花生壳在 293、303、
313 K 3 种温度下吸附 5 种重金属离子发生的 ∆G0
均为负值，表明花生壳对这 5 种金属离子的吸附是
自发吸附的过程。吸附温度越高，∆G0 越小，自发
程度越大，说明升温有利于吸附反应的发生。5 种
金属离子的吸附反应 ∆H0均为正值，进一步证明花
生壳对 5 种金属离子的吸附是吸热反应，温度升高
有利于吸附的进行，与实验结果一致。反应中 ∆S0
呈现正值，表明花生壳吸附重金属离子后，表面结
构发生改变，固液界面的混乱度有增加的趋势。
3 结论
(1)花生壳对 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸
附速度前 20 min 很快，随后变慢，2 h 基本达到平
衡，准二级动力学方程能更好地拟合花生壳的吸附
过程。
表 3 重金属吸附的热力学参数
Table 3 the thermodynamic parameters for adsorption of heavy metals
金属 T/K /(kJ·mol-1) /(kJ·mol-1·K-1) /(kJ·mol-1)
293 -27.80
303 -28.79
Pb2+
313 -29.50
0.104 2.67
293 -18.45
303 -19.24
Cu2+
313 -19.86
0.07 2.18
293 -18.03
303 -18.95
Cr3+
313 -19.56
0.076 4.33
293 -20.13
303 -21.24
Cd2+
313 -22.10
0.098 8.69
293 -19.45
303 -21.02
Ni2+
313 -21.67
0.111 12.92
表 2 Langmuir 和 Freundlich 吸附等温线线性拟合参数
Table 2 Langmuir and Freundlich isotherm parameters for adsorption of heavy metals
Langmuir 吸附等温方程 Freundlich 吸附等温方程
金属
qm/(mg·g
－1) b/(L·mg－1) R2 RL KF/(mg·g-1) n R2
Pb2+
Cu2+
Cr3+
32.25
7.09
3.82
0.443 2
0.032 4
0.035 5
0.975
0.990
0.968
0.02~0.10
0.24~0.61
0.22~0.58
13.82
0.50
0.57
4.59
1.90
2.78
0.868
0.954
0.976
Cd2+ 2.95 0.041 0 0.997 0.20~0.55 0.45 2.71 0.956
Ni2+ 2.22 0.071 2 0.986 0.12~0.41 0.47 3.09 0.808
张再利等：花生壳吸附 Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的动力学和热力学研究 2977
(2)吸附平衡结果表明，Langmuir 模型和
Freundlich 模型均能较好地拟合花生壳对 5 种重金
属离子的等温吸附过程，而 Langmuir 模型拟合的
线性更好。Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+ 5 种金属
离子的最大吸附量，分别是 32.25、7.09、3.82、2.95、
2.22 mg·g－1，花生壳可用于处理低质量浓度多种重
金属混合的废水。
(3)热力学研究结果表明，花生壳对 Pb2+、Cu2+、
Cr3+、Cd2+、Ni2+的吸附具有自发、吸热和熵增的特
性，温度升高有利于吸附的进行。
参考文献：
[1] MUNGASAVALLI D P, VIRARAGHAVAN T, JIN Y C. Biosorption
of chromium from aqueous solutions by pretreated Aspergillus
niger:batch and column studies[J]. Colloids and Surfaces
A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2007, 301(1/3):
214-223.
[2] GUPTA V K, RASTOGI A, SAINI V K, et al. Biosorption of
copper( ) from aqueous bySpirogyra species[J].Ⅱ Journal of Colloid
and Interface Science, 2006, 296(1): 59-63.
[3] TIEN C J. Biosorption of metal ions by freshwater algae with different
surface characteristics[J]. Process biochemistry, 2002, 38(4): 605-613.
[4] BAIR S, ABRAHAM T E. Studies on biosorption of chromium( ) Ⅵ by
dead fungal biomass [J]. Journal of Scientific & Industrial Research,
1998. 57(10/11): 821-824.
[5] 廖朝东, 廖正福. 花生壳的综合利用研究(一): 花生壳改性制备重
金属吸附剂初探[J]. 广西师范学院学报:自然科学版, 2004, 21(1):
68-70.
LIAO Chaodong, LIAO Zhengfu. Applications of Peanut
Hull:I.Preparation of Heavy Metal Ion Adsorbent[J]. Journal of
Guangxi Teachers College, 2004, 21(1): 68-70.
[6] JOHNSON P D, WATSON M A, BROWN J, et al. Peanut hull pellets
as a single use sorbent for the capture of Cu( ) from wastewater[J]. Ⅱ
Waste Management, 2002, 22(5): 471-480.
[7] LI Q, ZHAI J P, ZHANG W Y, et al. Kinetic studies of adsorption of
Pb( ), Cr( ) and Cu( ) from aqueous solution by sawdust and Ⅱ Ⅲ Ⅱ
modified peanut husk[J]. Journal of Hazardous Materials, 2007, 141(1):
163-167.
[8] 杨超, 柯丽霞, 龚仁敏, 等. 花生壳粉作为生物吸附剂去除水溶液
中偶氮染料的研究[J]. 生物学杂志, 2005, 22(2): 44-47.
YANG Chao, KE lixia, GONG Renmin, et al. Utilization of powdered
peanut hull as biosorbent for removal of azo dyes from aqueous
solution[J]. Journal of Biology, 2005, 22(2): 45-48.
[9] ZER D, DURSUN G, ZER A. Methylene blue adsorption from
aqueous solution by dehydrated peanut hull[J]. Journal of Hazardous
Materials, 2007, 144(1/2): 171-179.
[10] GADD G M. Biosorption: critical review of scientific rationale,
environmental importance and significance for pollution treatment[J].
Journal ofChemical Technology and Biotechnology, 2009, 84(1):
13-28.
[11] AMARASINGHE B M W P K, WILLIAMS R A. Tea waste as a low
cost adsorbent for the removal of Cu and Pb from wastewater[J].
Chemical Engineering Journal, 2007, 132: 299-309.
[12] OZER A, OZER D, EKIZ H I. The equilibrium and kinetic modelling
of the biosorption of copper(II) ions on Cladophora crispata[J].
Adsorption-Journal of The International Adsorption Society, 2004, 10:
317-326.
[13] HO Y S, MCKAY G. Pseudo-second order model for sorption
processes [J]. Process Biochem, 1999, 34: 451-465.
[14] 陈灿, 王建龙. 酿酒酵母吸附 Zn2+的特性及其动力学研究[J]. 清华
大学学报: 自然科学版, 2006, 46(12): 2069-2072.
CHEN Can, WANG Jianlong. Characteristics and kinetics of Zn2+
biosorption bySaccharomyces cerevisie[J]. Journal of Tsinghua
University, 2006, 46(12): 2069-2072.
[15] FOUREST E, ROUX J C. Heavy metal biosorption by fungal mycelia
by-products: mechanisms and influence of pH[J]. Appl Microbiol
Biotechno, 1992, l37(3): 399-403.
[16] 赵振国. 吸附作用应用原理[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005,
283-309.
ZHAO Zhenguo. Principle of adsorption[M]. Beijing: Chemical
Industry Press, 200: 283-309.
[17] SUN X F, WANG S G. Biosorption of Malachite Green from aqueous
solutions onto aerobic granules: Kinetic and equilibrium studies[J].
Bioresource Technology, 2008, 99: 3475-3483.
Study on the kinetics and thermodynamics of Pb2+, Cu2+, Cr3+, Cd2+, Ni2+
adsorption onto peanut hull
ZHANG Zaili, KUANG Qun, JIA Xiaoshan*
School of Environmental Science and Engineering; Sun Yan-sen University, Guangzhou 510275, China
Abstract: Peanut hull was used to remove Pb2+, Cu2+, Cr3+, Cd2+, Ni2+ from aqueous solutions as an adsorbent by bath adsorption
experiments. The effects of adsorbent dosage, contact time, initial heavy metals concentration and temperature on the removal of
heavy metals were investigated. The kinetics and thermodynamics was also discussed. The results showed that the adsorption kinetics
of heavy metal ions could be described by the pseudo-second order model. The adsorption data followed well the Langmuir model
and the Freundlich model and the adsorption equilibrium was described better by the Langmuir isotherm model with maximum
adsorption capacity of 32.25 mg g-1 of Pb2+, 7.09 mg·g-1 of Cu2+, 3.82 mg·g－1 of Cr3+, 2.95 mg·g－1 of Cd2+, 2.22 mg·g－1 of Ni2+ onto
peanut hull respectively. Peanut hull was showed to be effective for removal of heavy metals from the multi-metallic mixture.
Thermodynamic analysis showed that adsorption process was spontaneous, endothermic and entropy increased.
Key words: peanut hull; adsorbent; heavy metals; kinetics; thermodynamics