乙二胺改性花生壳对刚果红的吸附性能

王中华等

摘要：以花生壳为原料，乙二胺为改性剂，制备了改性花生壳吸附剂，以其吸附染料刚果红，探讨改性花生壳加入量、吸附时间、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明，乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，当改性花生壳加入量为0.4 g、吸附时间为60 min、温度为35 ℃、pH值为2时吸附效果最佳，吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温式。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

关键词：乙二胺；改性花生壳；吸附；刚果红；吸附等温模型

中图分类号： X703 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0320-03

收稿日期：2013-08-12

作者简介：王中华（1979—），男，江苏泰州人，硕士，副教授，主要从事污染防治新技术、新原理研究。E-mail：wzhhtzy@126.com。随着印染工业的不断发展，染料工业废水对生态环境和人类健康的影响日益严重。目前染料废水的处理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、电解法和吸附法等。吸附法能够有效去除废水中难降解的有机物，出水水质好且稳定，无二次污染，在染料废水处理中有着广泛的应用[1-3]。近年来，利用廉价的农林废弃物吸附低浓度的染料废水引起了人们的重视，常用的吸附剂有花生壳、麦秸秆、稻壳、锯末等[4-5]。

花生壳是花生加工的下脚料，来源丰富，成本低廉，是一类性能优良的生物吸附剂。花生壳的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，含有大量的-OH，可针对不同的吸附对象，通过化学改性引入对有机物、金属离子等作用力更强的活性基团，以改善其吸附能力[6]。本试验采用乙二胺对花生壳进行改性，制备新型吸附剂，探讨其对刚果红的吸附性能、最佳吸附条件及其吸附机理，为其在染料废水治理中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试剂和仪器

试剂：乙二胺（无锡市灵达化工试剂厂）；刚果红（上海试剂三厂）；氢氧化钠、盐酸（无锡市亚盛化工有限公司）。试剂均为分析纯。花生壳购自当地农贸市场，洗涤，60 ℃烘干，使用高速粉碎机粉碎，过筛。

仪器：XKG-100A高速粉碎机（姜堰市新康医疗器械有限公司）；TDL-4离心机（上海安亭科学仪器厂）；721型分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；SHA-C水浴恒温振荡器（江苏金坛市中大仪器厂）；PHS-3C数字式酸度计（江苏江分电分析仪器有限公司）。

1.2改性花生壳的制备

称取过20～40目筛的花生壳粉末10.0 g，置于250 mL圆底烧瓶中，加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水，在水浴锅中65 ℃反应2 h，抽滤，滤渣用蒸馏水洗至中性，70 ℃下干燥，得乙二胺改性花生壳，置于干燥器中备用。

1.3静态吸附试验

称取一定量的乙二胺改性花生壳于150 mL锥形瓶中，加入50 mL一定浓度的刚果红溶液，恒温水浴振荡吸附一定时间，离心，取上层清液，测定吸附后溶液的吸光度，根据A-C曲线，计算出溶液中剩余的刚果红浓度，按公式（1）和（2）计算改性花生壳吸附刚果红的去除率E和吸附量qt。

2结果与讨论

2.1乙二胺改性对花生壳吸附刚果红效果的影响

取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入乙二胺改性和未改性花生壳各0.4 g，在温度为25 ℃下振荡吸附60 min，对比乙二胺改性前后花生壳对刚果红的吸附效果。

在相同的吸附条件下，改性花生壳对刚果红的去除率可达95.73%，吸附量为1.20 mg/g；未改性花生壳对刚果红的去除率仅为65.15%，吸附量为0.81 mg/g。乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，这是因为乙二胺与花生壳表面的的羧基进行酯化反应，同时引入了氨基，氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。

2.7花生壳的再生和重复利用

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，用蒸馏水洗至中性，干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入0.4 g再生后的改性花生壳，25 ℃下恒温振荡吸附60 min，考察再生和重复利用效果。改性花生壳经2次再生后吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。碱性溶液中OH-有利于解吸过程的进行，改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

3结论

采用乙二胺对花生壳进行改性，改性花生壳对刚果红的吸附效果大大提高。乙二胺与花生壳表面的羧基进行酯化反应，引入的氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。浓度为10 mg/L的刚果红溶液的最佳吸附条件为：改性花生壳加入量0.4 g，吸附时间60 min，温度 35 ℃，pH值2。

改性花生壳对刚果红的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式，吸附为单分子层吸附，吸附特性良好，吸附过程易于进行。

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，经2次再生后改性花生壳吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

参考文献：

[1]Han R P，Ding D D，Xu Y F，et al. Use of rice husk for the adsorption of Congo red from aqueous solution in column mode[J]. Bioresource Technology，2008，99（8）：2938-2946.

[2]李仲民，童张法，唐艳葵. 聚合铝蒙脱土的制备及其吸附染料性能[J]. 工业水处理，2008，28（2）：55-57.

[3]孙建兵，李雪莲，倪吾钟. 炭化污泥吸附染料的性能及其在处理印染废水中的应用[J]. 环境工程学报，2011，5（6）：1278-1282.

[4]杨帆，宋小杰，韦文美. 农产品废弃物对染料废水处理研究进展[J]. 安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2009，17（4）：69-73.

[5]Hameed B H，El-Khaiary M I. Sorption kinetics and isotherm studies of a cationic dye using agricultural waste：broad bean peels[J]. Journal of Hazardous Materials，2008，154（1/2/3）：639-648.

[6]宋应华，高媛. 甲醇酯化改性花生壳吸附溴甲酚绿的研究[J]. 湖北农业科学，2011，50（8）：1558-1560，1571.

[7]Li Z H，Chang X J，Zou X J，et al. Chemically-modified activated Carbon with ethylenediamine for selective solid-phase extraction and preconcentration of metal ions[J]. Analytica Chimica Acta，2009，632（2）：272-277.

[8]李步海，厉林静，孙小梅. 乙二胺改性花生壳粉吸附阴离子染料的研究[J]. 中南民族大学学报：自然科学版，2011，30（3）：20-24.

摘要：以花生壳为原料，乙二胺为改性剂，制备了改性花生壳吸附剂，以其吸附染料刚果红，探讨改性花生壳加入量、吸附时间、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明，乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，当改性花生壳加入量为0.4 g、吸附时间为60 min、温度为35 ℃、pH值为2时吸附效果最佳，吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温式。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

关键词：乙二胺；改性花生壳；吸附；刚果红；吸附等温模型

中图分类号： X703 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0320-03

收稿日期：2013-08-12

作者简介：王中华（1979—），男，江苏泰州人，硕士，副教授，主要从事污染防治新技术、新原理研究。E-mail：wzhhtzy@126.com。随着印染工业的不断发展，染料工业废水对生态环境和人类健康的影响日益严重。目前染料废水的处理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、电解法和吸附法等。吸附法能够有效去除废水中难降解的有机物，出水水质好且稳定，无二次污染，在染料废水处理中有着广泛的应用[1-3]。近年来，利用廉价的农林废弃物吸附低浓度的染料废水引起了人们的重视，常用的吸附剂有花生壳、麦秸秆、稻壳、锯末等[4-5]。

花生壳是花生加工的下脚料，来源丰富，成本低廉，是一类性能优良的生物吸附剂。花生壳的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，含有大量的-OH，可针对不同的吸附对象，通过化学改性引入对有机物、金属离子等作用力更强的活性基团，以改善其吸附能力[6]。本试验采用乙二胺对花生壳进行改性，制备新型吸附剂，探讨其对刚果红的吸附性能、最佳吸附条件及其吸附机理，为其在染料废水治理中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试剂和仪器

试剂：乙二胺（无锡市灵达化工试剂厂）；刚果红（上海试剂三厂）；氢氧化钠、盐酸（无锡市亚盛化工有限公司）。试剂均为分析纯。花生壳购自当地农贸市场，洗涤，60 ℃烘干，使用高速粉碎机粉碎，过筛。

仪器：XKG-100A高速粉碎机（姜堰市新康医疗器械有限公司）；TDL-4离心机（上海安亭科学仪器厂）；721型分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；SHA-C水浴恒温振荡器（江苏金坛市中大仪器厂）；PHS-3C数字式酸度计（江苏江分电分析仪器有限公司）。

1.2改性花生壳的制备

称取过20～40目筛的花生壳粉末10.0 g，置于250 mL圆底烧瓶中，加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水，在水浴锅中65 ℃反应2 h，抽滤，滤渣用蒸馏水洗至中性，70 ℃下干燥，得乙二胺改性花生壳，置于干燥器中备用。

1.3静态吸附试验

称取一定量的乙二胺改性花生壳于150 mL锥形瓶中，加入50 mL一定浓度的刚果红溶液，恒温水浴振荡吸附一定时间，离心，取上层清液，测定吸附后溶液的吸光度，根据A-C曲线，计算出溶液中剩余的刚果红浓度，按公式（1）和（2）计算改性花生壳吸附刚果红的去除率E和吸附量qt。

2结果与讨论

2.1乙二胺改性对花生壳吸附刚果红效果的影响

取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入乙二胺改性和未改性花生壳各0.4 g，在温度为25 ℃下振荡吸附60 min，对比乙二胺改性前后花生壳对刚果红的吸附效果。

在相同的吸附条件下，改性花生壳对刚果红的去除率可达95.73%，吸附量为1.20 mg/g；未改性花生壳对刚果红的去除率仅为65.15%，吸附量为0.81 mg/g。乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，这是因为乙二胺与花生壳表面的的羧基进行酯化反应，同时引入了氨基，氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。

2.7花生壳的再生和重复利用

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，用蒸馏水洗至中性，干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入0.4 g再生后的改性花生壳，25 ℃下恒温振荡吸附60 min，考察再生和重复利用效果。改性花生壳经2次再生后吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。碱性溶液中OH-有利于解吸过程的进行，改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

3结论

采用乙二胺对花生壳进行改性，改性花生壳对刚果红的吸附效果大大提高。乙二胺与花生壳表面的羧基进行酯化反应，引入的氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。浓度为10 mg/L的刚果红溶液的最佳吸附条件为：改性花生壳加入量0.4 g，吸附时间60 min，温度 35 ℃，pH值2。

改性花生壳对刚果红的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式，吸附为单分子层吸附，吸附特性良好，吸附过程易于进行。

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，经2次再生后改性花生壳吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

参考文献：

[1]Han R P，Ding D D，Xu Y F，et al. Use of rice husk for the adsorption of Congo red from aqueous solution in column mode[J]. Bioresource Technology，2008，99（8）：2938-2946.

[2]李仲民，童张法，唐艳葵. 聚合铝蒙脱土的制备及其吸附染料性能[J]. 工业水处理，2008，28（2）：55-57.

[3]孙建兵，李雪莲，倪吾钟. 炭化污泥吸附染料的性能及其在处理印染废水中的应用[J]. 环境工程学报，2011，5（6）：1278-1282.

[4]杨帆，宋小杰，韦文美. 农产品废弃物对染料废水处理研究进展[J]. 安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2009，17（4）：69-73.

[5]Hameed B H，El-Khaiary M I. Sorption kinetics and isotherm studies of a cationic dye using agricultural waste：broad bean peels[J]. Journal of Hazardous Materials，2008，154（1/2/3）：639-648.

[6]宋应华，高媛. 甲醇酯化改性花生壳吸附溴甲酚绿的研究[J]. 湖北农业科学，2011，50（8）：1558-1560，1571.

[7]Li Z H，Chang X J，Zou X J，et al. Chemically-modified activated Carbon with ethylenediamine for selective solid-phase extraction and preconcentration of metal ions[J]. Analytica Chimica Acta，2009，632（2）：272-277.

[8]李步海，厉林静，孙小梅. 乙二胺改性花生壳粉吸附阴离子染料的研究[J]. 中南民族大学学报：自然科学版，2011，30（3）：20-24.

摘要：以花生壳为原料，乙二胺为改性剂，制备了改性花生壳吸附剂，以其吸附染料刚果红，探讨改性花生壳加入量、吸附时间、温度、pH值等因素对吸附效果的影响。结果表明，乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，当改性花生壳加入量为0.4 g、吸附时间为60 min、温度为35 ℃、pH值为2时吸附效果最佳，吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温式。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

关键词：乙二胺；改性花生壳；吸附；刚果红；吸附等温模型

中图分类号： X703 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0320-03

收稿日期：2013-08-12

作者简介：王中华（1979—），男，江苏泰州人，硕士，副教授，主要从事污染防治新技术、新原理研究。E-mail：wzhhtzy@126.com。随着印染工业的不断发展，染料工业废水对生态环境和人类健康的影响日益严重。目前染料废水的处理方法主要有氧化法、混凝法、催化氧化法、电解法和吸附法等。吸附法能够有效去除废水中难降解的有机物，出水水质好且稳定，无二次污染，在染料废水处理中有着广泛的应用[1-3]。近年来，利用廉价的农林废弃物吸附低浓度的染料废水引起了人们的重视，常用的吸附剂有花生壳、麦秸秆、稻壳、锯末等[4-5]。

花生壳是花生加工的下脚料，来源丰富，成本低廉，是一类性能优良的生物吸附剂。花生壳的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，含有大量的-OH，可针对不同的吸附对象，通过化学改性引入对有机物、金属离子等作用力更强的活性基团，以改善其吸附能力[6]。本试验采用乙二胺对花生壳进行改性，制备新型吸附剂，探讨其对刚果红的吸附性能、最佳吸附条件及其吸附机理，为其在染料废水治理中的应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试剂和仪器

试剂：乙二胺（无锡市灵达化工试剂厂）；刚果红（上海试剂三厂）；氢氧化钠、盐酸（无锡市亚盛化工有限公司）。试剂均为分析纯。花生壳购自当地农贸市场，洗涤，60 ℃烘干，使用高速粉碎机粉碎，过筛。

仪器：XKG-100A高速粉碎机（姜堰市新康医疗器械有限公司）；TDL-4离心机（上海安亭科学仪器厂）；721型分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；SHA-C水浴恒温振荡器（江苏金坛市中大仪器厂）；PHS-3C数字式酸度计（江苏江分电分析仪器有限公司）。

1.2改性花生壳的制备

称取过20～40目筛的花生壳粉末10.0 g，置于250 mL圆底烧瓶中，加入10 mL的乙二胺溶液、100 mL的水，在水浴锅中65 ℃反应2 h，抽滤，滤渣用蒸馏水洗至中性，70 ℃下干燥，得乙二胺改性花生壳，置于干燥器中备用。

1.3静态吸附试验

称取一定量的乙二胺改性花生壳于150 mL锥形瓶中，加入50 mL一定浓度的刚果红溶液，恒温水浴振荡吸附一定时间，离心，取上层清液，测定吸附后溶液的吸光度，根据A-C曲线，计算出溶液中剩余的刚果红浓度，按公式（1）和（2）计算改性花生壳吸附刚果红的去除率E和吸附量qt。

2结果与讨论

2.1乙二胺改性对花生壳吸附刚果红效果的影响

取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入乙二胺改性和未改性花生壳各0.4 g，在温度为25 ℃下振荡吸附60 min，对比乙二胺改性前后花生壳对刚果红的吸附效果。

在相同的吸附条件下，改性花生壳对刚果红的去除率可达95.73%，吸附量为1.20 mg/g；未改性花生壳对刚果红的去除率仅为65.15%，吸附量为0.81 mg/g。乙二胺改性可显著提高花生壳对刚果红的吸附效果，这是因为乙二胺与花生壳表面的的羧基进行酯化反应，同时引入了氨基，氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。

2.7花生壳的再生和重复利用

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，用蒸馏水洗至中性，干燥箱中于60 ℃烘干。取50 mL浓度为10 mg/L的刚果红溶液置于锥形瓶中，加入0.4 g再生后的改性花生壳，25 ℃下恒温振荡吸附60 min，考察再生和重复利用效果。改性花生壳经2次再生后吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。碱性溶液中OH-有利于解吸过程的进行，改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

3结论

采用乙二胺对花生壳进行改性，改性花生壳对刚果红的吸附效果大大提高。乙二胺与花生壳表面的羧基进行酯化反应，引入的氨基易质子化带正电荷，增强了对阴离子染料刚果红的吸附能力。浓度为10 mg/L的刚果红溶液的最佳吸附条件为：改性花生壳加入量0.4 g，吸附时间60 min，温度 35 ℃，pH值2。

改性花生壳对刚果红的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式，吸附为单分子层吸附，吸附特性良好，吸附过程易于进行。

使用0.01 mol/L的NaOH溶液对已吸附饱和的改性花生壳进行再生，经2次再生后改性花生壳吸附刚果红的去除率分别为89.62%和86.17%。改性花生壳经NaOH再生后可重复使用。

参考文献：

[1]Han R P，Ding D D，Xu Y F，et al. Use of rice husk for the adsorption of Congo red from aqueous solution in column mode[J]. Bioresource Technology，2008，99（8）：2938-2946.

[2]李仲民，童张法，唐艳葵. 聚合铝蒙脱土的制备及其吸附染料性能[J]. 工业水处理，2008，28（2）：55-57.

[3]孙建兵，李雪莲，倪吾钟. 炭化污泥吸附染料的性能及其在处理印染废水中的应用[J]. 环境工程学报，2011，5（6）：1278-1282.

[4]杨帆，宋小杰，韦文美. 农产品废弃物对染料废水处理研究进展[J]. 安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2009，17（4）：69-73.

[5]Hameed B H，El-Khaiary M I. Sorption kinetics and isotherm studies of a cationic dye using agricultural waste：broad bean peels[J]. Journal of Hazardous Materials，2008，154（1/2/3）：639-648.

[6]宋应华，高媛. 甲醇酯化改性花生壳吸附溴甲酚绿的研究[J]. 湖北农业科学，2011，50（8）：1558-1560，1571.

[7]Li Z H，Chang X J，Zou X J，et al. Chemically-modified activated Carbon with ethylenediamine for selective solid-phase extraction and preconcentration of metal ions[J]. Analytica Chimica Acta，2009，632（2）：272-277.

[8]李步海，厉林静，孙小梅. 乙二胺改性花生壳粉吸附阴离子染料的研究[J]. 中南民族大学学报：自然科学版，2011，30（3）：20-24.