玉米生物質吸附劑對水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附研究.pdf

1、隨著工業不斷發展，一方面出現重金屬資源相對缺乏的局面，另一方面重金屬污染事件頻發。鉛作為一種重金屬被廣泛應用于電鍍、金屬加工、礦石處理等行業。在廣泛應用的同時鉛不僅對環境造成污染，而且使得有限的金屬資源日益減少?；瘜W沉淀、電解、吸附、離子交換、膜分離等傳統廢水處理方法，均是比較有效的處理重金屬污染的方法，但存在化學試劑和能量消耗較大、可能造成二次污染、經濟運行成本高、難以大規模應用等缺點。應運而生的生物吸附技術是一種新的重金屬廢水處理技

2、術，其高效、低成本的生物材料是一個研究熱點。
　　因玉米葉、玉米衣和玉米須廢棄物的孔隙度較高、含有吸附重金屬的活性物質，本研究將其直接用作吸附劑。但未改性的農林廢物中活性組分含量低，較改性后吸附劑的吸附能力差。常用改性方法為化學改性，其目的是在分子中大量引入羧基、巰基、磷酸根、硫酸根、胺基等活性基團，以增強對重金屬離子的吸附能力。本文后期采用引進超聲波的方式，探討了超聲改性或結合化學試劑改性生物質吸附劑對水溶液中二價鉛離子的吸附性

3、能。主要的研究結果如下：
　　1、單因素實驗探討各因素對玉米葉吸附鉛離子過程的影響，利用紅外研究吸附機理，并對Langmuir，Freundlich和Temkin吸附模型進行擬合。結果表明：金屬初始質量濃度和體系pH值是影響吸附的重要因素；玉米葉吸附鉛離子的最佳pH值為5.0，金屬濃度和吸附劑投加量最佳比值為80 mg/L:0.170 g，在25℃時玉米葉對鉛離子的吸附較快，180 min后達到吸附平衡；吸附數據更加符合Temki

4、n等溫吸附模型，由Langmuir等溫吸附模型可知玉米葉最大吸附量為103.266 mg/g，吉布斯自由能ΔG0為負值，表明該過程吸熱且自發進行。紅外光譜分析表明：參與作用的官能團是羥基、羧基、酰胺或者脂肪族C-X（X代表Cl、Br、I）。
　　2、考察體系pH值、Pb2+初始濃度、吸附劑添加量以及共存離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+對玉米須吸附鉛離子的影響。結果表明：在25℃，玉米須吸附Pb2+的最佳pH值為4.0；吸附劑添

5、加量為0.150 g，金屬初始濃度為40 mg/L時，吸附率高達99％以上。其動力學數據符合準二級動力學模型， Langmuir-Freundlich模型成功擬合了平衡數據，由該模型所得吸附劑的最大吸附容量為68.533 mg/g。利用Zeta電位儀、紅外光譜儀和掃描電鏡進一步探討玉米須對重金屬的吸附機理。結果表明：玉米須外表面遍布墻形褶皺，斷面存在孔道，這有利于對Pb2+的吸附；當體系pH>2.0時，玉米須顆粒表面帶負電，可以和Pb2

6、+發生靜電吸附；-COOH、-OH、-C=O等含氧官能團參與了吸附過程。
　　3、研究了含鉛重金屬溶液的初始濃度、溶液pH值、吸附劑添加量等對玉米衣吸附鉛離子過程的影響。體系pH值為6.0時，玉米衣吸附劑有最大的吸附率。利用實驗數據擬合 Langmuir， Freundlich和Langmuir-Freundlich等溫吸附模型，結果顯示Langmuir-Freundlich等溫吸附模型能夠更好的描述該吸附過程。由Langmuir

7、-Freundlich等溫吸附模型可得最大的吸附量為61.974 mg/g。吸附動力學研究表明玉米衣對二價鉛離子的吸附過程符合準二級動力學模型。紅外光譜顯示吸附過程中起作用的官能團為-OH和-C=O等。吸附劑表面覆蓋著密集的茸毛，茸毛脫落后形成孔洞。這些特性使得吸附過程更容易進行。
　　4、以廢棄的玉米葉、玉米衣為原料，經過超聲波改性后制成對重金屬具有吸附作用的新型材料。研究其對廢水的吸附效果，考察了水氛或堿性氛圍中超聲改性時間、

8、重金屬溶液pH值的影響以及該吸附過程的動力學特征。采用比表面和孔隙度分析儀、SEM和XPS等測試手段，對實驗所用吸附劑進行表面特性鑒定，分析了超聲波改性可能的機理。結果表明：重金屬溶液pH=5.0時，玉米葉水氛中超聲改性5 min和堿性氛圍中超聲改性7 min時，吸附率分別為92％、99％；溶液pH為4.0時，玉米衣水氛超聲改性8 min和堿性氛圍超聲改性8 min，吸附率分別為98.62％、93.56％。吸附過程符合準二級動力學過程；