农业肥料花生壳中含有大量的纤维素类和多酚类物质, 经酸性甲醛、高猛酸钾、硝酸改性后可作为吸附剂用于PVC废水的净化处理。农业废料作为生物吸附剂用于吸附有较大的比表面积和高空隙率、含较多吸附官能团 (羟基、羧基、酰胺基、磷酰基等) [1], 可以通过离子交换或螯合等方式吸附重金属离子, 同时原材料广泛, 价格低廉, 无二次污染。许多学者对纤维素改性吸附金属离子的研究已经有了相当不错的效果[2,3,4,5]。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
SF-200型粉碎机, 江苏泰兴;101A-3型数显电热鼓风干燥箱, 上海浦东;BP221S型电子天平, 德国赛多利斯股份公司;JB-2型恒温磁力搅拌器, 上海雷磁新泾。
紫外可见分光光度计, 试剂甲醛, 高猛酸钾, 硝酸铅, 孔雀绿, 碘化钾, 邻苯二甲酸氢钾, 氢氧化钠均为分析纯, 98%浓硫酸溶液, 68%硝酸溶液。
1.2 农业废料改性
选用湖南省隆回县花生壳作为改性原材料, 经烘干后打磨成粉备用。
称取花生壳粉1g, 置于25ml圆底烧瓶, 加入75g甲醛硫酸混合液 (0.1mol/L硫酸与甲醛的质量比为5:1) , 65℃回流反应1h后水洗至中性抽滤, 70℃烘干。称取花生壳粉1g, 置于200ml烧杯, 加入50ml 0.1%高锰酸钾加热反应1h后水洗至中性抽滤, 70℃烘干。称取花生壳粉1g, 25ml圆底烧瓶, 加入15ml, 10%硝酸溶液, 55℃反应1h后水洗至中性抽滤, 70℃烘干。
1.3 吸附剂化学结构检测
1.3.1 电镜图片表征
1.3.2 BET比表面积分析
表面细度有明显变化, 比表面积有明显改善, 可以选择为吸附剂进行吸附实验研究。
1.4 铅离子吸附性能测定
对100mg/LPb2+溶液选用三种改性吸附剂进行吸附反应, 采用分光度法测定吸附残液剩余离子浓度[6], 分别研究九个实验条件下的吸附率, 分析不同吸附剂吸附铅离子的工艺条件 (吸附时间、溶液p H、温度、吸附剂量)
1.4.1实验条件如左图
1.4.2不同实验条件下的吸附率
Q吸附剂对重金属溶液的吸附率, %
C0溶液中离子浓度, mg/L,
C吸附反应后溶液中剩余离子浓度, mg/L
实验结果分析见下表 (不同吸附剂在九个实验条件下的吸附率图表)
实验结果表明, 对25ml, 100mg/L铅离子溶液进行吸附处理, 高锰酸钾改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出38%, 酸性甲醛改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出18%, 硝酸改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出15%。
2 结语
经过正交试验数据分析与验证实验可以知道,
花生壳的吸附最佳工艺条件是30℃, p H=6 , 吸附15min, 吸附剂1g , 影响其吸附效率的主要因素依次是, 溶液p H值>吸附温度>吸附剂用量>吸附时间。
高锰酸钾改性花生壳的吸附最佳工艺条件是30℃, p H=4 , 吸附55min, 吸附剂1g , 影响其吸附效率的主要因素依次是溶液p H值>吸附温度>吸附时间>吸附剂用量。
酸性甲醛改性花生壳的吸附最佳工艺条件是吸附温度20℃、溶液ph=4、吸附时间55min、吸附剂用量1.5g, 影响其吸附效率的主要因素依次溶液p H值>吸附温度>吸附剂用量>吸附时间。
硝酸改性花生壳的最佳工艺条件是吸附温度20℃、溶液p H=4、吸附时间55min、吸附剂用量0.5g , 影响其吸附效率的主要因素依次是吸附时间>溶液p H值>吸附温度>吸附剂用量。
摘要：选用三种改性方案处理花生壳吸附铅离子, 考察吸附时间, 吸附剂用量, 溶液p H值, 吸附温度对吸附效果的影响。实验结果表明, 对25ml, 100mg/L铅离子溶液进行吸附处理, 高锰酸钾改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出38%, 酸性甲醛改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出18%, 硝酸改性花生壳比未改性花生壳的吸附率平均高出15%。
关键词：农业废料,改性,吸附
参考文献
[1] 金宝丹.纤维素改性及其吸附重金属离子的应用研究[D].辽宁:辽宁工程技术大学, 2010.
[2] 李山, 赵虹霞.硝酸改性花生壳对Pb2+的吸附研究[J].化学与生物工程, 2007, 24 (3) :36-38.
[3] 雷娟.高锰酸钾改性对花生壳吸附Cd2+和Pb2+的特性和机理的影响[D].广州:华南理工大学, 2014.
[4] 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, 2004, 21 (1) :68-70.
[5] 林芳芳.改性花生壳对水中Cd2和Pb2+的吸附特性研究[D].广州:华南理工大学, 2011.
[6] 吴霖生, 任炜.分光光度法水相快速测定铅[J].滁州学院学报, 2008, 10 (5) :65-66.