超微粉碎米糠吸附水中镉的研究

盛 姣,吴同华,刘文英,阎淑梅,郭海彦

(长沙环境保护职业技术学院,湖南长沙 410004)

超微粉碎米糠吸附水中镉的研究

盛 姣,吴同华,刘文英,阎淑梅,郭海彦

(长沙环境保护职业技术学院,湖南长沙 410004)

研究了超微粉碎米糠的用量、溶液温度、镉离子浓度、溶液 pH值和吸附时间等影响因子对超微粉碎米糠吸附水中 Cd性能的影响。实验结果表明,超微粉碎米糠对水中 Cd具有很好的吸附效果,吸附率达 90%以上。其最佳吸附条件为:超微粉碎米糠用量 5g/L,温度 30℃,pH=3,Cd质量浓度低于 20mg/L,吸附时间 30min。

超微粉碎米糠;Cd;吸附

我国每年都超标排放大量含镉废水,造成了严重的水源及环境污染。镉对人和动物的所有系统都有毒害作用[1,2],摄入或吸入过量的镉可引起肾、肺、肝、骨、生殖效应及癌症[3]。国际癌症研究署把镉归类为第一类人类致癌物。因此,含镉废水的处理一直倍受关注,虽然传统的物理、化学法在含镉废水的处理上应用十分广泛,但存在着诸如处理成本高、二次污染等问题[4,6]。生物法是目前国内外的一个研究热点,具有运行费用低、操作 pH及温度范围宽、高吸附率、高选择性的优点[7,9]。本文对超微粉碎米糠吸附水中的镉进行了研究和探讨。

1 试验方法

1.1 仪器

TH-989原子吸收分光光度计,pHS-3C型数字 pH计,232型饱和甘汞电极,HJ-26型多头磁力搅拌器,分析天平,电热恒温水浴锅,电热干燥箱,YXT-1型离心沉淀机,250ml磨口三角瓶。

1.2 标准试液

配制质量浓度为 100mg/L的镉溶液作为储备液。HCl溶液的浓度为 1mol/L,NaOH溶液的浓度为 1mol/L,用于调节溶液 pH值。

1.3 镉吸附量、残余质量浓度和去除率的测定

用原子吸收分光光度计测定经超微粉碎米糠处理的含镉废水中镉的残余质量,并据此计算超微粉碎米糠对镉的去除率[10]。

2 结果与讨论

2.1 吸附剂的用量对吸附性能的影响

从图 1可以看出,用质量浓度为 2、4、5、10、15g/L的超微粉碎米糠吸附质量浓度为 30mg/L的含镉废水 2h后,随着超微粉碎米糠用量的增加,超微粉碎米糠对镉的吸附量也随之增大。当超微粉碎米糠用量从 2g/L增加到 15g/L时,超微粉碎米糠对含镉水中的镉吸附率从 60.9%增加到80.4%。超微粉碎米糠的用量增加,其对镉的吸附率也在增加,这是因为随着超微粉碎米糠用量的增加,超微粉碎米糠的总表面积增大,而水中镉的浓度是一定的。对于一定浓度的溶液,在达到吸附平衡时,水中镉离子的残余浓度下降,所以超微粉碎米糠吸附量下降,而镉离子去除率却是升高的。当超微粉碎米糠用量达到 5g/L后,超微粉碎米糠对含镉水中镉的吸附趋于稳定且吸附率达到93.4%。

2.2 溶液温度对吸附性能的影响

从图 2可以看出,超微粉碎米糠对镉的吸附是随着溶液温度的升高而增大的。当溶液温度从 5℃增加至 60℃时,超微粉碎米糠对含镉废水中的镉吸附率从 45.1%增加到 84.8%,这是由于温度升高,吸附剂表面性质改变,被吸附物浓度提高;再者,扩散是吸热过程,在高温时,粒子扩散到吸附剂内部孔隙的速率提高。吸附过程吸热性质增强,使得吸附增加的因素超过了单纯温度升高减少放热过程的作用,结果吸附量增加了。当溶液的温度达到 30℃后,超微粉碎米糠对含镉废水中镉的吸附趋于稳定且吸附率达到 94.2%。

2.3 pH值对吸附性能的影响

从图 3可以看出,用浓度为 30mg/L的含镉溶液,经不同 pH值条件下的超微粉碎米糠吸附后,pH值对吸附量有较大的影响,pH值为 3时超微粉碎米糠对镉吸附量达到最大值,吸附率为 95.3%。

2.4 溶液浓度对吸附性能的影响

从图 4可以看出,选择质量浓度分别为 2、5、10、20、30、50mg/L,pH值为 3的含镉溶液,超微粉碎米糠用量为 5g/L,吸附时间为 2h的条件下考察了镉浓度对超微粉碎米糠吸附镉性能的影响,超微粉碎米糠对镉的吸附量随着镉质量浓度的增加而增大,并且在镉质量浓度为 20mg/L时,超微粉碎米糠对含镉水中镉的吸附为 92.6%达到最大值。

2.5 吸附时间对吸附平衡的影响

从图 5可以看出,采用质量浓度为 20mg/L,pH值为 3的含镉废水,在超微粉碎米糠用量为5g/L的条件下,考察了吸附时间对超微粉碎米糠吸附性能的影响。结果表明:超微粉碎米糠对含镉废水的吸附量随着吸附时间的增加而增大,且超微粉碎米糠对镉的吸附速度较快,30min后就基本达到吸附平衡,吸附率达 95.8%。

3 结论与讨论

超微粉碎米糠比表面积大,加之米糠中富含的生理活性物质可以和镉形成螯合物,因此超微粉碎米糠具有很好的吸附性能,是一种很好的镉吸附剂。又由于其原材料丰富且对人、畜和水生生物无毒副作用,环境相容性好,使用方便及成本低廉等显著特点,所以其必将在废水处理领域拥有广阔的前景。超微粉碎米糠对镉的最佳吸附条件为:超微粉碎米糠浓度 5g/L,温度 30℃,pH=3,镉质量浓度不超过 20mg/L,吸附平衡时间 30min,吸附率达 85%以上。目前超微粉碎米糠吸附剂的研究仅限于实验室范围,廉价、高效超微粉碎米糠吸附剂产品的开发和工业化生产以及吸附剂在废水处理中的工业化应用研究应引起重视。

[1]刘秀英,王翔朴,贺全仁.镉对肝、肾毒性与谷胱甘肽含量的关系 [J].卫生毒理学杂志,2001,15(1).

[2]李煌元,吴思英.镉的雌性性腺生殖毒性研究现状 [J].中国公共卫生,2002,18(3).

[3]Nordberg G,China Cad Group.Cadmium and human health:a perspective based on recent studies in China[J].J.Trace Elem.Exp.Med,2003,16(2).

[4]杨莉丽,康海彦,李娜,等.离子交换树脂吸附镉的动力学研究 [J].离子交换与吸附,2004,20(2).

[5]朱才铨,郁建涵.新型水处理技术 [J].工业水处理,1984,4(1).

[6]Zhu Y L,Zayed A M,Qian J H,et al. Phytoaccumulation of Trace Elements by Wetland Plants:Ⅱ.Water hyacinth[J].Journal of Environmentd Quality,1999,28(1).

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[10]污染源统一监测分析方法组.污染源统一监测分析方法 (废水部分)[M].北京:国家标准技术出版社,1981.

Research on Absorption of Cadmium in Wastewater by Super Micro-milling Rice Bran

SHENG Jiao,WU Tong-Hua,L IU Wen-ying,YAN Shu-mei,GUO Hai-yan
(Changsha Environmental Protection Technology College,Changsha Hunan 410004 China)

The factors that effect absorption of cadmium in wastewater include the solution temperature and cadmium concentration,pH value and absorption time.The results show that supermicro-milling rice bran indicates excellent absorption effects on cadmium in wastewater with more than 90%absorption rate.The best absorption conditions are 5g/L of dosage of supermicro-milling rice bran and 30℃of temperature and 3 of pH value and 30 minutes with less than 20mg/L of cadmium concentration.

supermicro-milling rice bran;cadmium;absorption

X703

A

1673-9655(2010)01-0005-03

2009-09-08

盛姣,女,硕士,工程师,长沙环境保护职业技术学院教师,研究方向:环境监测与治理。