论文部分内容阅读
本研究在国家“十一五”科技支撑计划(2007BAB18808)项目：《矿冶重金属废水生物质吸附材料的研制与研究》的资助下，从废弃资源高效利用和减少化学污染的角度出发，以天然稻壳通过简单物理改性得到的膨化稻壳作为吸附剂，系统研究了该材料对Cu 2+、pb2+、Zn2+、Ag+、Cd2+、Cr3+六种重金属离子的一元、三元以及六元金属离子混合溶液的吸附特性，并与相同条件下天然稻壳和商业高碘值椰壳活性炭的吸附特性进行了对比实验。在此基础上，对膨化稻壳吸附重金属离子的机理进行了初步探讨。
(1)膨化稻壳与天然稻壳的对比实验表明：天然稻壳对Ag+的吸附效果较好，吸附在40min左右达平衡，去除率99.76％，吸附量可达41mg/g。而膨化稻壳对Cu2+、Zn2+以及毒性更大的重金属离子Cd2+、pb2+、Cr3+的吸附效果则明显优于天然稻壳。实验条件下膨化稻壳对Cu2+、pb2+、Zn2+、Ag+、Cd2+、Cr3+六种重金属离子的最大吸附量分别为18.46mg/g、38.89mg/g、36.99mg/g、8mg/g、23mg/g和5mg/g。膨化稻壳对六种重金属离子的吸附平衡时间均在lh以内，特别是膨化稻壳对较低浓度的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd 2+吸附几乎在lOmin以内即可达到平衡，特别适用于流水线工艺的快速吸附。
(2)为了进一步考察膨化稻壳在重金属废水处理应用中的潜力，在相同试验条件下与商业高碘值椰壳活性炭对不同重金属混合溶液的吸附效果进行对比研究。实验结果表明：膨化稻壳对Cu2+、pb2+、Zn2+三元混合溶液，Ag+、Cd2+、Cr3+三元混合溶液以及Cu2+、pb2+、Zn2+、Ag+、Cd2+、Cr3+六元混合溶液中的各种离子都表现出良好的吸附效果。仅对Ag+的吸附效果不及商业高碘值椰壳活性炭，而对其余各金属离子单独的吸附效果和整体吸附效果都较之表现更为出色，而且金属离子的复配也有利于提高膨化稻壳的整体吸附效果。膨化稻壳对六元混合溶液中各种金属离子的去除率均能达到65％以上，其中对Cu 2+、pb2+、Cr3+的去除率均可以达95％以上：总的饱和吸附量可高达1.7mmol/g，比相同条件下高碘值椰壳活性炭的吸附容量高0.3mmol/g。
(3)膨化稻壳对重金属良好的吸附效果主要在于本身所含有的木质素、纤维素、半纤维素中大量的吸附官能团和无定形Si02的对重金属的优良吸附效果，其疏松的结构增加了比表面积，暴露出更多的吸附位点，增加了膨化稻壳吸附位点与重金属离子的反应接触机会。而膨化稻壳对不同重金属离子吸附效果的差异以及膨化稻壳对同一种金属离子在不同环境中的吸附差异则是重金属离子存在形态及配位能力、环境因素等共同作用的结果。
天然稻壳经过简单的物理改性后的膨化稻壳吸附材料具有优良的重金属吸附效果，表现为吸附重金属离子种类多、吸附速率快、去除率高、吸附量大等特点。本研究为膨化稻壳处理重金属废水的广泛应用提供了一定的理论参考和技术指导，为稻壳“变废为宝”提供了一条新的思路。