全 文 ：花生壳综合利用研究
　　———花生壳对 Cr(Ⅵ)的吸附作用
史会齐 ,周 嵘 ,焦贺贤 ,李明静 ,刘绣华
(河南大学 化学化工学院 ,河南 开封 475001)
摘　要:对花生壳的综合利用进行了探讨 , 考察了花生壳对 Cr(Ⅵ)的吸附和解吸附作用及影响因素.研究了被花
生壳吸附的 Cr(Ⅵ)的回收 ,发现灰化后用 HClO4溶解 ,回收率可达 95%以上.
关键词:花生壳;综合利用;吸附;解吸附;铬(Ⅵ)
中图分类号:O647.33　　　文献标识码:A 文章编号:1003-4978(2004)02-0041-03
　收稿日期:2003-12-18
　作者简介:史会齐(1979-), 女 ,河南济源人 , 河南大学在读硕士.
Study on the Comprehensive Utilization of Peanut Hull
SHI Hui-qi ,ZHOU Rong , JIAO He-xian , LI M ing-jing ,LIU Xiu-hua
(Chemistry and Chemical Engineering College ,Henan University , Henan Kaifeng 475001 ,China)
Abstract:The comprehensive utilization of peanut hull w as discussed in this paper.The adsorption and desorption of Cr
(Ⅵ)in water to residue of peanut shells factors effecting adsorption including the second and multiple-adsorption were
studied.The satisfactory result was obtained by using HClO4 solution to resolve the ashed peanut residues adsorped Cr(Ⅵ)
for recovering Cr(Ⅵ).The recovering efficiency reached over 95%.
Key words:peanut hull , comprehensive utiliza tion , adsorption , desorption , Cr(Ⅵ)
0　引言
花生作为一种主要经济作物 ,在我国种植面积很大 ,产量很高.据调查 ,仅开封五县 2000年花生种植面
积就达 135万亩 ,产花生 33.880 7万吨 ,同时产废弃物花生壳 10万多吨.目前 ,花生壳主要作为燃料或当作
废渣弃去 ,造成自然资源的极大浪费.研究表明 ,花生壳中除含有大量碳水化合物及粗纤维外 ,还有黄酮类
等酚类化合物[ 1] ,其中的木犀草素(Luteol in)有降血压 、降血脂 、抗癌和治疗冠心病的作用 ,其药源植物有龙
胆科植物湿生匾蕾(Gentianopsis paludosa)、败酱科植物黑水缬草(Valeriana amurensis)地上部分 、忍冬科
植物忍冬(Loniara japonica)等[ 2] .因这些植物资源有限 ,曾有人试从花生壳中提取分离木犀草素[ 3] ,以充
分节约和利用自然资源 ,但因工艺复杂而未形成规模.另有报道[ 4]从花生壳中提取乙酸甲酯 、天然抗氧化剂
等 ,并将残渣制成活性炭的研究.作者在文献[ 1 ,3 ,4]的基础上 ,对花生壳综合利用进行了探索.已报道了从花
生壳中提取天然抗自由基活性物质的研究[ 5] ,报道花生壳残渣用于吸附水溶液中的 Cr(Ⅵ )的研究.Cr(Ⅵ)
是污染水体的主要致癌元素之一 ,很多工业废水都含有 Cr(Ⅵ),如制革废液 、电镀废液等.杨春芬等曾报道
了利用市售绿茶自溶液中吸附除去铬(Ⅵ)的研究[ 6] .本文研究表明 ,花生壳残渣能有效地从水溶液中吸附
Cr(Ⅵ),残渣经燃烧灰化处理后 ,制成 K2Cr2O7 , Cr(Ⅵ)的回收率达 95%以上 ,从而为花生壳的综合利用提
供理论依据.
1　材料与方法
1.1　材料 、试剂与仪器
花生壳采自开封近郊农村 ,洗净风干后于 50℃烘干 ,粉碎至过 60目筛(约 250 μm).
第 34 卷 第 2 期 河南大学学报(自然科学版) Vol.34　No.2
2004 年 6 月 Journal of Henan University(Natural Science) Jun.2004
DOI :10.15991/j.cnki.411100.2004.02.008
花生壳残渣由花生壳样品经不同溶剂提取完有效成分后所得滤渣干燥处理而成.
试剂均为分析纯 ,水为二次蒸馏水.
pHS-P1型酸度计 、79-3型控温磁力搅拌器 、180-60型原子吸收光谱仪 、RV05-ST 旋转蒸发仪.
1.2　试验方法
1.2.1　抗自由基活性物质的提取与分离
按文献[ 5]的方法对花生壳中抗自由基活性物质进行提取与分离.滤渣用于吸附水溶液中 Cr(Ⅵ)的研
究.
1.2.2　花生壳残渣对 Cr(Ⅵ)的吸附
称取一定量的花生壳残渣于小烧杯中 ,加入 10 mL 0.01 mol·L-1的铬(Ⅵ)标准溶液 ,调至一定酸度 ,并
控制总体积为 20 mL ,在控温搅拌器上搅拌一定时间后 ,用滤纸过滤 ,滤液定容至 100 mL ,用移液管吸取 10
mL ,定容至 50 mL 容量瓶中 ,并使酸度调至与标准溶液一致.用原子吸收光谱法测定滤液中铬的含量.
1.2.3　Cr(Ⅵ)的解吸附作用
称取适量的吸附过铬(Ⅵ)的花生壳残渣于小烧杯中 ,用不同浓度的盐酸进行解吸附 ,并控制总体积为
20 mL ,在控温搅拌器上搅拌一定时间后 ,过滤 ,滤液定容至 100 mL ,准确吸取 10 mL ,定容至 50 mL 容量瓶
中 ,并使酸度调至与标准溶液一致.用原子吸收光谱法测定滤液中铬的含量 ,以计算不同浓度的盐酸对铬
(Ⅵ)的解吸附率.
2　结果与分析
2.1　影响吸附的因素
2.1.1　酸度的影响
(1)酸度对原子吸收测定结果的影响.按实验方法得到的同一滤液分成若干份 ,分别调至不同的 pH
值 ,用原子吸收光谱仪测其吸光度.结果表明 ,同一浓度的溶液 ,不同酸度时测得的吸光度值差别很大 ,且随
pH值的增大而减小.为消除酸度对原子吸收测定结果的影响 ,综合考虑各种因素 ,参考文献[ 7] ,原子吸收测
定时 ,标准溶液和样品溶液的酸度均控制为 0.02 mol·L-1.
(2)酸度对吸附的影响.取10 mL 铬标准液(0.01 mol·L -1)于小烧杯中 ,分别用浓盐酸调其pH 值为0.
1 ～ 12(用酸度计检测溶液的 pH),控制总体积 20 mL ,而后加入 1 g 左右的花生壳残渣 ,在恒温磁力搅拌器
上搅拌相同时间 ,按实验方法分析不同 pH 值条件下花生壳残渣对铬的吸附量.以吸附量为纵坐标 , pH 值为
横坐标作图 ,如图 1示.由图可以看出 pH 对吸附量影响较大.pH <1.0时 ,随 pH 值增大 ,吸附量迅速上升 ,
在 pH 1.0左右达到一峰值 ,pH 1.0-3.5时 ,随 pH 值增大吸附量迅速下降 ,而在 pH 3.5-11.6时 ,吸附量
变化不明显 , pH >11.6时又随pH 值的增大而下降.为此选择吸附酸度为pH1.0.另外由结果可以看出在强
酸 、强碱条件下都不利于吸附.这对研究 Cr(Ⅵ )的解吸附极具指导意义.实验还发现在强酸性条件下 ,滤液
明显由橙黄色转为绿色 ,推测 K2Cr2O7在强酸性条件下氧化性增强 ,其与花生壳残渣中的还原性物质反应 ,
一方面C r(Ⅵ)被还原为C r(Ⅲ).另外溶液酸度不同 ,铬的存在形态也不同 ,在溶液中存在如下平衡:
CrO2-4 +2H+=Cr2O2-7 +H2O
　　在碱性溶液中主要以 CrO2-4 形式存在 ,在酸性条件下主要以 Cr2O2-7 存在.由此可见 ,同一元素的不同形
态也会影响吸附.鉴于吸附体系极其复杂 ,具体机理需要进一步研究和证实.
2.1.2　时间对吸附的影响
称取 1 g 花生壳于小烧杯中 ,加入 10 mL 0.01 mol·L-1的铬标准溶液 ,调至一定酸度并控制体积为 20
mL ,分别搅拌一定时间 ,过滤并按实验方法分析铬的含量.以吸附时间为横坐标 ,吸附量为纵坐标作图 ,如图
2.随着时间的延长吸附量随时间呈递增趋势 ,7 h后吸附量趋于平衡 ,吸附率可达 65.32%.
2.1.3　吸附剂质量对吸附的影响
分别称取适量花生壳残渣于小烧杯中并按实验方法分析铬的吸附量.以花生壳残渣质量为横坐标 ,吸附
率为纵坐标绘图 , 如图 3.随着吸附剂质量的增加吸附率成上升趋势 ,当吸附剂质量达到 4 g(吸附率
74.81%)时 ,吸附率已变化不明显.
42　 河南大学学报(自然科学版), 2004 年 , 第 34 卷第 2 期
图 1　pH 对吸附的影响　　　　　　图 2　时间对吸附的影响　　　图 3　吸附率和吸附剂质量的关系
2.1.4　铬(Ⅵ)的初始浓度对吸附的影响
按花生壳残渣加入量不变 ,铬(Ⅵ)起始浓度不同做对照实验.结果表明 ,铬(Ⅵ)浓度小 ,吸附量小 ,吸附
率大.考虑到实际中的生产效率 ,建议用少量花生壳残渣做多次吸附 ,可获较好吸附效果.
2.2　铬(Ⅵ)的解吸附实验
按吸附实验方法 ,将 2 g 花生壳残渣对铬(Ⅵ)达到饱和吸附后 ,过滤烘干 ,在溶液总量为 20 mL 、解吸时
间为 2 h的条件下 ,用不同浓度的盐酸对铬(Ⅵ)进行解吸实验 ,结果见表 1.
表 1　不同酸度条件下铬(Ⅵ)的解吸附率及多次吸附率
盐酸溶液浓度/(mol/ L) 5.22 4.06 2.32 1.10 0
铬(Ⅵ)的解吸附率/ % 28.30 23.33 14.15 7.26 1.84
　　从表 1可以看出酸度对解吸附有一定的影响 ,且随酸度的增大 ,解吸附率增大(但酸解吸附率并不高).
2.3　再吸附及多次吸附实验
解吸附后的残渣对铬(Ⅵ)进行再吸附试验 ,平行 5份 ,求得解吸后再吸附率(%)分别为 67.67 、67.58 、
67.54 、67.63 、67.57 ,平均再吸附率(%)为 67.60 , RSD=0.076%.取铬标准液 20 mL ,花生壳残渣 2 g ,在吸
附时间 2h的条件下进行铬(Ⅵ)的多次吸附实验.求得不经解吸而进行的第一 、第二 、第三 、第四及第五次吸
附时的吸附率(%)分别为 64.68 、68.06 、67.23 、65.73 、66.26.
从以上结果可以看出是否经过解吸附对再次吸附影响不大 ,花生壳残渣的吸附作用比较稳定 ,综合考
虑 ,建议不经解吸附而直接进行多次吸附.
2.4　铬(Ⅵ)的回收
把连续吸附后的花生壳残渣在 800 ～ 900℃灼烧灰化后 ,得橙红色 K2Cr2O7 ,用高氯酸溶解后 ,用原子吸
收光谱法分析溶液中铬的含量 ,计算C r(Ⅵ)的回收率 ,结果可达 95%以上.
3　讨论
(1)花生壳残渣对铬(Ⅵ)的吸附效果与吸附剂的质量 、溶液的 pH 、吸附时间 、以及 Cr(Ⅵ)的初始浓度等
有关;
(2)花生壳残渣易得 ,吸附铬(Ⅵ)的性能稳定 ,不用再生即可利用多次吸附回收铬(Ⅵ),操作简单 ,对含
铬废水的处理有广阔的应用前景.
参考文献:
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史会齐 , 等:花生壳综合利用研究(Ⅱ) 43