农林废弃物对重金属离子吸附的研究进展

李洪涛　薛松　冯家辉

摘 要：农林废弃物改性或者直接用于吸附重金属离子是目前的研究热点。该文介绍了近年来国内关于农林废弃物吸附重金属离子的研究现状以及影响农林废弃物吸附吸附重金属离子的主要因素。

关键词：农林废弃物 重金属离子 吸附

中图分类号：D64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0111-01

Abstract：Adsorption of heavy metal ions by modified or unmodified agricultural and forestry waste is a hot research currently. The research status was introduced about adsorption of heavy metal wastewater by Agricultural and forestry waste. The effects of major factors on adsorption were discussed.

Key words：agricultural and forestry waste heavy metal ions adsorption

1 引言

重金属污染已成为世界面临的主要环境问题。目前处理含重金属废水方法的一个共同缺点就是当处理浓度低于100 mg/L的废水时，操作费用和原材料成本高，且易造成二次污染。生物吸附法因其来源广成本低，吸附效果好，工艺简单等优点，在低浓度重金属离子的处理方面具有独特优势。

生物吸附材料可分为活体生物和非活体生物两大类，前者主要是指各种微生物和藻类，利用本身的新陈代谢过程中具有的对重金属离子的富集能力来实现水体的净化；而后者则主要农作物收获后留下的废弃物，如甜菜渣，果渣，榛子壳，玉米芯，谷壳，树皮，废弃的茶叶，秸秆等[1]，它们主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，能提供羟基、羧基等活性基团与重金属结合，可作为重金属离子的高效吸附剂。我国每年都会产生大量的农林废弃物，弃置于自然环境或者焚烧都会造成环境污染。利用农林废弃物去除重金属离子相当于以废治废，因此具有广阔的应用前景[2]。

2 农林废弃物吸附重金属离子的研究现状

邱兆富等[3]研究了蟹壳对水中镍离子的吸附，发现蟹壳生物吸附剂可有效去除水中的Ni2+。于春光等[4]发现山核桃壳对低温水环境中铜离子具有很好的吸附效果。杜磊[5]利用芹菜渣对Cr（Ⅵ）的进行了吸附实验，结果表明：芹菜渣对Cr（Ⅵ）有一定的吸附作用，对于中低浓度的Cr（Ⅵ）溶液，芹菜渣的吸附效果好于活性炭。李莲[6]等人利用豆渣对水中Cd2+和Zn2+进行吸附，未经任何化学预处理的情况下，对水中Cd2+和Zn2+都有很好的去除效果。

为进一步提高吸附效果，很多研究者采用改性的方法来促进农林废弃物对重金属离子的吸附。郭学益等人[7]以柿子粉为基本原料，通过硝酸和硫酸两种化学改性方法制备新型吸附剂。实验结果表明：改性后的柿子粉Cu2+和 Pb2+的最大吸附容量均较天然柿子粉有显著提高。李芳清等人[8]采用丙酮、柠檬酸分别处理桂圆壳，之后考察他们对Zn2+的吸附性能，发现在pH值=2时，由丙酮处理过的桂圆壳粉的吸附能力最强，由柠檬酸处理的桂圆壳粉在pH值=7时吸附能力最好。

3 影响农林废弃物吸附的因素

3.1 pH值

对大多数吸附剂而言，pH值是影响吸附量的决定因素，pH值显著影响吸附剂表面位点的带电性和重金属的溶液化学反应过程。在低pH值时，H+与金属阳离子竞争吸附剂的表面活性位点，因此金属吸附量较低。另外，pH值变化会显著改变吸附剂的表面电荷，因此在一定范围的高pH值时，吸附剂表面带更多的负电荷，使其对阳离子具有更强的吸引力。

3.2 温度

温度在一定程度上影响茶废弃物对溶液中重金属的吸附容量，但与pH值相比，温度对生物吸附的影响有限。

3.3 重金属离子初始浓度与吸附剂的投入量

一般认为重金属离子的吸附过程与重金属离子浓度和生物吸附剂的投入量之间的比值有关，增大重金属离子初始浓度可以使离子初始吸附速率增大。在一定范围内，重金属离子浓度与吸附剂用量的比值越大，吸附剂的吸附量就越大，直到达到饱和状态。

3.4 吸附时间

吸附时间是保证吸附达到平衡，有效去除重金属离子的重要条件。一般而言，生物吸附剂需要2～4 h或更长时间才会达到较理想的去除效果。在一定的时间范围内，对金属离子的去除率有提高。但是在对不同金属离子进行吸附时，吸附时间存在一定的差异。

3.5 吸附剂的粒径

吸附剂的粒径是影响重金属吸附的重要参数。吸附剂的表面积因粒径不同而差异很大，从而对吸附效率产生影响。一般情况下，吸附剂的粒径越小，表面积越大，金属离子与吸附位点相互作用的机会越多，金属吸附率越高，但是吸附剂粒径过大，过小均不利于吸附效率的提高。

参考文献

[1] 冯宁川，郭学益，梁莎，等.橘子皮皂化改性及其对重金属离子的吸附[J].环境工程学报，2011，5（1）：12-15.

[2] 刘传富，张爱萍，孙润仓，等.农林废弃物用作重金属离子吸附剂的研究进展[J].林产工业，2007，34（5）：6-9.

[3] 邱兆富，吕树光，洪丽云，等.蟹壳生物吸附剂对水中镍离子的吸附研究[J].净水技术，2008，27（1）：50-53.

[4] 于春光，杜茂安.山核桃对低温水环境中铜离子的吸附效果[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011， 30（6）：900-904.

[5] 杜磊.芹菜渣对Cr6+的吸附实验[J].食品工业科技，2012（7）：146-153.

[6] 李莲，袁兴中，刘先锋，等.豆渣对水中Cd2+和Zn2+的吸附[J].化工环保，2008，28（4）：296-299.

[7] 郭学益.改性柿子生物吸附剂对铜和铅的吸附性能[J].中国有色金属学报，2012，22（2）：599-603.

[8] 李芳清，许剑平.改性桂圆壳吸附废水中的Zn2+[J].东华理工大学学报（自然科学版），2011，34（4），384-388.endprint