农林废弃物对废水中铜离子吸附过程的研究
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第 ３ 卷第 ２ ８ 期
文 章编 号 ：０ ３２４ （０ ２０ －２ ３０ １０ －８３２ １）２０ ６ ・６
西南民族大学学报 ・ 然科学版 自
Ｊ ｕ ａ ｆＳ ｕ ｈ ｓ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｔ ｎ ｌ ｉｓＮａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅＥｄ ｔ ｎ ｏｒ ｌ ｎ ｏ ｏ ｔ ｗｅ ｔ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ ｒ ｙ Ｎａｉ ａｉ ｅ ・ ｔ ｒ ｌ ｃ ｅ ｃ ｉ ｏ ｏ ｔ ｉ
农林废弃物对废水 中铜 离子 吸附过程 的研 究
梁鹏 ，许娄 金，柏松 ，谢鸣
（ 西南民族 大学化 学与环境保护工程 学院，成都 摘 ６ ０４ ） １０ １
要：农林废弃物作为生物吸 附剂，具有 成本低 、 易交联产生活性吸附基 团，能高效 、 快速地去除废水 中的铜 离子， 这
些优点 引起 了相 关领 域研究者 的极 大兴趣．根据近年来 国内外的研 究成果， 为 系统地梳理 了农 林废弃物对废 水中铜 较 离子的吸附机理及吸 附效果，分析 了 ｐ Ｈ、温度 、ｃ ２的初始浓度 、反应时间及络合基 团五种 因素对吸附效果的影响， ｕ 探
则无法饮用． 不仅 如此， ｕ 还可能通过食物链产生富集作用， ｃ 对人类 生命健康造成直接或间接 的危害． 在冶 炼、金属加工、机器制造、有机合成及其它领域每年均排放大量含Ｃ ２ ｕ 超过１ｍ ／的废水， ５ｇ Ｌ 其中以金属加工厂、
电镀厂所排废水含Ｃ ２ ｕ 量最高 ． 因此，寻找高效地去除废水ｉＣ ２ ： ｕ 的方法， ￣ 是水污染控制领域的一个重要课题． 目前， 处理含Ｃ ２ ｕ 废水主要采用物理—化学方法ｔ １ ３（ － ￣括化学沉淀法、离子交换法、氧化还原法、溶剂萃取 ４
第 ２期
梁鹏 等： 农林废弃物对废水中铜离子吸附过程的研究
２５ ６
Байду номын сангаас
农林废弃物，由于所用改性试剂的不同， Ｃ ２ 对 ｕ 的吸附效果也不尽一致． １ 表 列举了几种主要农林废弃物Ｘ Ｃ ２ Ｃ ｕ
的吸 附效 果 ．
表 １ 几种主要 农林废弃物对铜离子的吸附效果
由表 １ 可知， 农林废弃物对 Ｃ ｕ 吸附效果较好， 吸附率一般在 ９％以上． ０ 从未改性 的玉米芯（ ． 、硫酸 ７３ ４ ％） 改性玉米芯后碳化材料（２ 、 Ｄ Ａ络合玉米芯（ ．／对 Ｃｌ 吸附率的比较，以及未改性的花生壳（１ ５ ｇ ） ９％）Ｅ Ｔ ９ ５ｏ ３ｏ ） ｌ ｚ ２． ｍ ／ ２ ｇ 和 用酸性 甲醛改性 的花生壳（． ｍ ／） ｃ ３ １ ｇｇ ８ 对 ｕ 平衡吸附量的比较中可以看出， 选择合适的改性剂对农林废弃物
讨 了研 究 中存在 的问题及努 力的方向．
关键 词：农林废弃物；铜 离子；含铜废水：生物吸附
中图分类号： ７ Ｘ 文献标识码：Ａ
ｄ ｉ １．９ ９ ．ｓ．０３２ ８ ．０２０ ．１ ｏ： ０３ ６ ０ｉ ｎ１０ －４ ３ １． ２ ｓ ２ ２
含ｃ 的废水直接排入环境中， ｕ 不仅会影响河流或湖泊的水质， 而且会对人类的生命和健康带来危 害【 ｌ ｊ ．当 水 中Ｃ ＂ ｕ 含量达０ ｌ ｇ 时， ．ｍ／ Ｏ Ｌ 对水体 自净有 明显的抑制作用； 含量超过３ ｍＣ 时， ． ｅ Ｏ Ｌ 会产生异味； 超过 １ｍ Ｃ 时， ５ｇ Ｌ
进行交联反应能有效地提高农林废弃物对 ｃ ２的吸附率； ｕ 相反， 若选择的改性试剂不合适则会大大降低农林废
弃物对 Ｃ 的吸附率． 此外， 通过酸碱改性 的农林废弃物 的吸附效果更佳． 用酸碱对农林废弃物进行改性的 目 的是去除有色污染物质， 并改变农林废弃物表面极性基团ｐ ， 川 遗憾的是， 现在人们只能通过 Ｆ Ｉ ＴＲ定性分析改 性前后的极性基 团的变化【 ¨１ ｏ Ｊ而对极性基团的定量分析还没有充分的数据支撑． ２ ．邪 ｌ ， ｏ ． 邪
而实现极性基 团对 ｃ 的吸附； 配位络合反应是 ｃ ２ ｕ 与去质子化的极性基 团以配位键结合从而达到去除水 中 Ｃ ２ 目的． ｕ 的
大多数学者认为去质子化是主要的吸附机理． ａ 等 研究表 明， Ｒｏ 酵羟基和酚羟基可 以去质子化产生带负电
收稿 日期 ：２ １－２２ ０ １１．６ 通 讯作 者 ：谢 鸣（９ ８） 女，助理研究员． — ｉ ｘｅ ｎ ２ ５ ｏｍａｌｏ １ ５－， Ｅ ｍａ ： ｉ ｇ ０ ＠ｈ ｔ ｉｃ ｍ． ｌ ｍｉ ．
法、电解法、重金属螯合法、膜分离法等） 和生物方法 （ 包括用农林废弃物吸附、微生物处理、活性炭 吸附等） ． 因为农林废弃物具有成本低， 易交联产生活性基 团并且能够高效、 快速地去除废水中的Ｃ ２ 所以利用农林废弃 ｕ，
物制备 生物吸附剂处理含Ｃ 废水 日益受到重视． 此外， 农林废弃物 比表面积大， 对于低浓度 的铜离子也有很 好 的吸附效果 Ｌ ． ｕ．目前 已经研究的农林废弃物主要有水稻杆Ｉ】 水稻壳、玉米芯ｌ ¨、 ５Ｉ Ｊ Ｕ 。 Ｍ、 Ｊ Ｊ 花生壳口 ． 和锯末 １ 等． 研究表 明， 农林废弃物对铜离子的吸附率一般可达９ ％以上［－ｌ ０ １１， ３７是一种廉价 、高效、可再生的生物吸附剂． 本文针对利用农林废弃物对废水ａＣ ２ ｐ ｕ 的吸附研究现状进行了综述，以期为农林废弃物的综合利用提供新途径．
１ 吸 附机 理
农林废弃物作为生物质材料， 其主要成分是纤维素、半纤维素和木质素， 还含有少量粗蛋 白、脂肪、单宁、
生物碱、甾醇 ｚ “ 这些物质中含有大量醇－ Ｈ Ｕ ． Ｏ 、酚一 Ｈ、醚－ ． Ｎ ２ Ｏ Ｏ 、－Ｈ － 、醛－Ｈ Ｃ Ｏ和酮・ Ｏ等极性基团， Ｃ 有助 于吸附废水中的 Ｃ． ［１研究表明， １ ２￣ １ ２ ２ 农林废弃物对铜离子的吸附过程包括去质子化、离子交换、配位络合反应 等．去质子化是极性基 团失去 Ｈ 后生成带负电荷的功能性基团， 该反应一般发生在离子交换或配位络合反应之 前，以增强极性基 团对 Ｃ ２ ｕ 的吸附性能； 离子交换则是 Ｃ ２ ｕ 直接与极性基团上的 Ｈ 或其它阳离子发生交换反应 ＋
文 章编 号 ：０ ３２４ （０ ２０ －２ ３０ １０ －８３２ １）２０ ６ ・６
西南民族大学学报 ・ 然科学版 自
Ｊ ｕ ａ ｆＳ ｕ ｈ ｓ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｔ ｎ ｌ ｉｓＮａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅＥｄ ｔ ｎ ｏｒ ｌ ｎ ｏ ｏ ｔ ｗｅ ｔ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ ｒ ｙ Ｎａｉ ａｉ ｅ ・ ｔ ｒ ｌ ｃ ｅ ｃ ｉ ｏ ｏ ｔ ｉ
农林废弃物对废水 中铜 离子 吸附过程 的研 究
梁鹏 ，许娄 金，柏松 ，谢鸣
（ 西南民族 大学化 学与环境保护工程 学院，成都 摘 ６ ０４ ） １０ １
要：农林废弃物作为生物吸 附剂，具有 成本低 、 易交联产生活性吸附基 团，能高效 、 快速地去除废水 中的铜 离子， 这
些优点 引起 了相 关领 域研究者 的极 大兴趣．根据近年来 国内外的研 究成果， 为 系统地梳理 了农 林废弃物对废 水中铜 较 离子的吸附机理及吸 附效果，分析 了 ｐ Ｈ、温度 、ｃ ２的初始浓度 、反应时间及络合基 团五种 因素对吸附效果的影响， ｕ 探
则无法饮用． 不仅 如此， ｕ 还可能通过食物链产生富集作用， ｃ 对人类 生命健康造成直接或间接 的危害． 在冶 炼、金属加工、机器制造、有机合成及其它领域每年均排放大量含Ｃ ２ ｕ 超过１ｍ ／的废水， ５ｇ Ｌ 其中以金属加工厂、
电镀厂所排废水含Ｃ ２ ｕ 量最高 ． 因此，寻找高效地去除废水ｉＣ ２ ： ｕ 的方法， ￣ 是水污染控制领域的一个重要课题． 目前， 处理含Ｃ ２ ｕ 废水主要采用物理—化学方法ｔ １ ３（ － ￣括化学沉淀法、离子交换法、氧化还原法、溶剂萃取 ４
第 ２期
梁鹏 等： 农林废弃物对废水中铜离子吸附过程的研究
２５ ６
Байду номын сангаас
农林废弃物，由于所用改性试剂的不同， Ｃ ２ 对 ｕ 的吸附效果也不尽一致． １ 表 列举了几种主要农林废弃物Ｘ Ｃ ２ Ｃ ｕ
的吸 附效 果 ．
表 １ 几种主要 农林废弃物对铜离子的吸附效果
由表 １ 可知， 农林废弃物对 Ｃ ｕ 吸附效果较好， 吸附率一般在 ９％以上． ０ 从未改性 的玉米芯（ ． 、硫酸 ７３ ４ ％） 改性玉米芯后碳化材料（２ 、 Ｄ Ａ络合玉米芯（ ．／对 Ｃｌ 吸附率的比较，以及未改性的花生壳（１ ５ ｇ ） ９％）Ｅ Ｔ ９ ５ｏ ３ｏ ） ｌ ｚ ２． ｍ ／ ２ ｇ 和 用酸性 甲醛改性 的花生壳（． ｍ ／） ｃ ３ １ ｇｇ ８ 对 ｕ 平衡吸附量的比较中可以看出， 选择合适的改性剂对农林废弃物
讨 了研 究 中存在 的问题及努 力的方向．
关键 词：农林废弃物；铜 离子；含铜废水：生物吸附
中图分类号： ７ Ｘ 文献标识码：Ａ
ｄ ｉ １．９ ９ ．ｓ．０３２ ８ ．０２０ ．１ ｏ： ０３ ６ ０ｉ ｎ１０ －４ ３ １． ２ ｓ ２ ２
含ｃ 的废水直接排入环境中， ｕ 不仅会影响河流或湖泊的水质， 而且会对人类的生命和健康带来危 害【 ｌ ｊ ．当 水 中Ｃ ＂ ｕ 含量达０ ｌ ｇ 时， ．ｍ／ Ｏ Ｌ 对水体 自净有 明显的抑制作用； 含量超过３ ｍＣ 时， ． ｅ Ｏ Ｌ 会产生异味； 超过 １ｍ Ｃ 时， ５ｇ Ｌ
进行交联反应能有效地提高农林废弃物对 ｃ ２的吸附率； ｕ 相反， 若选择的改性试剂不合适则会大大降低农林废
弃物对 Ｃ 的吸附率． 此外， 通过酸碱改性 的农林废弃物 的吸附效果更佳． 用酸碱对农林废弃物进行改性的 目 的是去除有色污染物质， 并改变农林废弃物表面极性基团ｐ ， 川 遗憾的是， 现在人们只能通过 Ｆ Ｉ ＴＲ定性分析改 性前后的极性基 团的变化【 ¨１ ｏ Ｊ而对极性基团的定量分析还没有充分的数据支撑． ２ ．邪 ｌ ， ｏ ． 邪
而实现极性基 团对 ｃ 的吸附； 配位络合反应是 ｃ ２ ｕ 与去质子化的极性基 团以配位键结合从而达到去除水 中 Ｃ ２ 目的． ｕ 的
大多数学者认为去质子化是主要的吸附机理． ａ 等 研究表 明， Ｒｏ 酵羟基和酚羟基可 以去质子化产生带负电
收稿 日期 ：２ １－２２ ０ １１．６ 通 讯作 者 ：谢 鸣（９ ８） 女，助理研究员． — ｉ ｘｅ ｎ ２ ５ ｏｍａｌｏ １ ５－， Ｅ ｍａ ： ｉ ｇ ０ ＠ｈ ｔ ｉｃ ｍ． ｌ ｍｉ ．
法、电解法、重金属螯合法、膜分离法等） 和生物方法 （ 包括用农林废弃物吸附、微生物处理、活性炭 吸附等） ． 因为农林废弃物具有成本低， 易交联产生活性基 团并且能够高效、 快速地去除废水中的Ｃ ２ 所以利用农林废弃 ｕ，
物制备 生物吸附剂处理含Ｃ 废水 日益受到重视． 此外， 农林废弃物 比表面积大， 对于低浓度 的铜离子也有很 好 的吸附效果 Ｌ ． ｕ．目前 已经研究的农林废弃物主要有水稻杆Ｉ】 水稻壳、玉米芯ｌ ¨、 ５Ｉ Ｊ Ｕ 。 Ｍ、 Ｊ Ｊ 花生壳口 ． 和锯末 １ 等． 研究表 明， 农林废弃物对铜离子的吸附率一般可达９ ％以上［－ｌ ０ １１， ３７是一种廉价 、高效、可再生的生物吸附剂． 本文针对利用农林废弃物对废水ａＣ ２ ｐ ｕ 的吸附研究现状进行了综述，以期为农林废弃物的综合利用提供新途径．
１ 吸 附机 理
农林废弃物作为生物质材料， 其主要成分是纤维素、半纤维素和木质素， 还含有少量粗蛋 白、脂肪、单宁、
生物碱、甾醇 ｚ “ 这些物质中含有大量醇－ Ｈ Ｕ ． Ｏ 、酚一 Ｈ、醚－ ． Ｎ ２ Ｏ Ｏ 、－Ｈ － 、醛－Ｈ Ｃ Ｏ和酮・ Ｏ等极性基团， Ｃ 有助 于吸附废水中的 Ｃ． ［１研究表明， １ ２￣ １ ２ ２ 农林废弃物对铜离子的吸附过程包括去质子化、离子交换、配位络合反应 等．去质子化是极性基 团失去 Ｈ 后生成带负电荷的功能性基团， 该反应一般发生在离子交换或配位络合反应之 前，以增强极性基 团对 Ｃ ２ ｕ 的吸附性能； 离子交换则是 Ｃ ２ ｕ 直接与极性基团上的 Ｈ 或其它阳离子发生交换反应 ＋
