生物质吸附材料的研究进展

王 伟

（河南佳昱环境科技有限公司 河南郑州 450000）

1 引言

生物质吸附剂主要有活性炭类、粘土类、工业废物类、农业废料类等。

2 吸附剂研究

2.1 活性炭材料

活性炭材料一般来源于一些天然物质，如生物质材料、煤等，几乎所有含碳材料都可以用于制备活性炭。研究者们尝试用不同性质的材料来制备活性炭吸附剂，如椰子壳、枣核、稻壳、花生壳、稻草、橄榄种子、黄麻、藤条锯屑、棕榈树皮、杏树皮等。

利用生物质材料制备的活性炭表现出了良好的吸附性能，Kannan[1]用稻草制备活性炭，吸附量为472.1 mg/g。由生物质材料制备的活性炭，其吸附性能受到原材料性质，处理条件（热解、活化等），制备工艺的影响较大，即使处理方法和条件相同，得到的活性炭的性能也可能是不同的，因为其吸附性能还受到活性炭的表面化学性质、电荷、孔隙结构等因素的影响。性能好的活性炭，一般有好的孔隙结构，其比表面积也比较大。但是Guo[2]的研究显示：吸附量并不随比表面积的增大而不断增加。吸附量除了受活性炭的物理结构影响外，其表面的化学性质也对吸附性能影响较大，如表面的酸碱性。此外，吸附量还与污染物分子大小，吸附剂内部孔径的大小有关。

活性炭被用作吸附剂的成本较高，不利于大规模的工业化废水处理，因此需要研究出成本低并可广泛应用的新型吸附剂。

2.2 粘土吸附剂

粘土是一种水合铝硅酸盐材料，表面带有离子，可以通过吸附、离子交换去除污染物质。粘土表面的离子有Mg2+、Ca2+、K+、H+、Na+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、PO43-等，与其它的离子进行离子交换，去除污染物。天然的粘土存量大、成本低、离子交换能力强、吸附性能好，可以作为优良的吸附剂材料。如蛭石粘土有很大的比表面，较强的离子交换能力，但市场价格却是活性炭的1/20。

有研究显示硅藻土吸附过程为物理吸附，与吸附剂表面的比表面积、染料分子、孔径结构的大小有关，同时也存在静电作用。Bagane[3]研究了粘土对亚甲基蓝的吸附，表明粘土的吸附量为300 mg/g，吸附效果较好。这些天然材料成本低、使用简单方便、吸附性能好，可以取代活性炭用作吸附剂。

2.3 工业废物材料

工业废料存量大、处理简单，被研究用作吸附剂。工业废物中粉煤灰、红泥被用作去除污水中染料的吸附剂。粉煤灰是电厂产生的废物，受材料本身性质的影响，吸附性能变化较大。研究者使用粉煤灰吸附水中的亚甲基蓝，发现：未处理的吸附量为4.47 mg/g，经过热处理吸附量下降，但经硝酸处理后粉煤灰的吸附量上升为7.99 mg/g。

红泥是氧化铝生产过程中产生的固体废物，对红泥进行物理化学处理，显示红泥对水溶液中亚甲基蓝的吸附量显著提高。

2.4 农业废弃材料

农业废弃材料有茎、叶子、种子、果皮等，林业废料有树皮、锯屑等。研究者尝试使用这些材料用作吸附质，去除废水中的染料污染物。此种废料成本低、存量大并有成为吸附剂的物理化学特性。

Ferrero分别用榛子壳粉、胡桃木屑、橡胶木屑、樱桃木屑、脂松锯屑做吸附剂去除水溶液中的亚甲基蓝和酸性蓝25，研究了柱吸附实验和批次实验。实验说明吸附过程符合准二级吸附动力学，平衡等温线研究说明吸附过程符合Langmuir模型。研究者还发现对于吸附亚甲基蓝来讲，木屑的吸附性能好于同种材料制备的活性炭，可能因为木屑上含有大量的活性官能团，而活性炭上的活性官能团已被破坏，并且活性炭上的孔隙结构不足以使亚甲基蓝分子进入，因此制成的活性炭吸附亚甲基蓝的量会下降。

其它的一些农业副产物如木瓜种子、香蕉皮、南瓜种子壳、小白菊、橙皮等都已被研究用作吸附剂，有的材料已取得良好的吸附效果。

3 结语

虽然已有很多文献资料研究了吸附剂对水溶液中染料的吸附机理，但由于吸附过程比较复杂，并同时受到多种因素影响（如静电作用、键合作用），到目前为止，吸附机理也不是十分的明了，还需要做很多的研究工作。

[1]Kannan N,Sundaram M M,Kinetics and mechanism of removal of methylene blue by adsorption on various carbons— a comparative study[J].Dyes and Pigments,2001,51:25-40.

[2]Al-Ghouti M A,Khraisheh M A M,Allen SJ,et al.The removal of dyes from textile wastewater:a study of the physical characteristics and adsorption mechanisms of diatomaceous earth[J].Journal of Environmental Management,2003,69:229-238.