米渣蛋白对镉的吸附效果及其对土壤中镉的钝化作用研究

尹仁文，陈正行，李 娟，王 韧



米渣蛋白对镉的吸附效果及其对土壤中镉的钝化作用研究

尹仁文，陈正行※，李 娟，王 韧

（1. 江南大学食品科学与技术国家重点试验室，无锡 214122；2. 江南大学食品学院，无锡 214122； 3. 江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程试验室，无锡 214122）

为探究米渣蛋白对水溶液中镉的吸附效果及米渣对土壤中镉活性的钝化效果，该研究首先用米渣蛋白在水溶液中对镉进行吸附、用盐酸解吸，并用Langmuir、Freundlich等温吸附方程来拟合米渣蛋白在水溶液中对镉的吸附过程，用动力学方程研究米渣蛋白与镉结合的机理，并根据线性关系从准一级、准二级吸附动力学方程中筛选更接近吸附动力的拟合方程。其次，通过周期取样，用Tessier分步连续提取法测定并探究米渣对土壤中镉的钝化能力。研究结果表明：在不同初始质量分数的镉溶液中米渣对镉的最大吸附量13.28 mg/g，用盐酸解吸各初始质量分数下结合的镉，解吸率均达到90%以上。同时，Langmuir和Freundlich等温方程均能拟合米渣蛋白在水溶液中对镉的吸附过程，且2达到0.99以上；准一级动力学、准二级动力学方程拟合结果是，拟合出的准二级动力学方程线性更好，米渣蛋白对镉的吸附动力更符合准二级动力学方程。土壤中镉钝化试验表明：加入米渣后，28 d内土壤中镉的钝化效果较好，可能是由于米渣中的蛋白改变了土壤中镉的存在状态并降低镉的活性所致。该研究结果为米渣的应用提供新的思路，可为其在废水除镉、镉污染土壤的修复等方面应用提供理论依据。

土壤；重金属；吸附；镉钝化；米渣；米渣蛋白；土壤修复

0 引 言

重金属镉会随着食物链进入到人体内。并且，镉在人体内难被降解，半衰期长达10～30 a，会对人体产生毒害，并引起各种疾病[1-2]。为减少镉进入食物链，中国严格控制废水中镉排放标准[3]。研究中常用吸附法降低水中镉含量：李秀秀[4]采用沸石吸附镉，饱和吸附量为986g/g。近年来，采用茶渣作改性材料[5]、改性玉米芯作吸附剂[6]等，吸附废水中的镉。然而，这些吸附剂的pH值适用范围较窄，选择性较差，吸附容量低。陈凯[7]制备了功能性纳米材料，在25 ℃时，纳米吸附材料在废水中对镉的吸附容量为80.9 mg/g。该研究在吸附量上有优势，但由于制备该吸附材料工艺复杂，成本高，所以难得到广泛应用。

目前对镉形态的分类被广泛接受的是，Tessier分类法，将土壤中镉分为可交换态、碳酸盐结合态等5种形态[8]。植物易吸收可交换态镉和碳酸盐结合态镉。中国建立土壤镉污染3个等级标准[9]，规定了农田中镉最高限量为0.6 mg/kg。按此标准中国将有大面积的农田废弃。为充分利用耕地，通常采用钝化土壤中镉活性，以降低植物吸收[10]。郑函等[11]研究了不同钝化剂钝化土壤中有效态镉，水稻籽粒Cd浓度最大降低65.3%。杨海君等[12]用石灰降低土壤中镉的有效性，使得稻米镉质量分数下降。徐露露[13]研究表明：磷灰石、熟石灰、生物肥、生物炭、生物有机肥和硅藻土6种钝化剂处理较对照组土壤有效镉降低8%～14%。谢运河等[14]提出，提高土壤pH值，以降低土壤有效态镉含量。

为达到良好的镉钝化效果，需要复配使用钝化剂，操作较复杂。且石灰类的钝化剂还会破坏土壤团粒结构使土壤板结[15]，导致农田不易耕作。因此对钝化剂的选择要求：吸附量大、廉价易得、制备简单、作用机理综合。本研究用米渣蛋白研究水溶液中镉吸附剂效果，并基于米渣蛋白在水溶液中对镉的吸附结果，将米渣施入镉污染土壤中，研究米渣对镉的钝化作用。中国每年约有5×107t米渣产生[16-17]，米渣通常经过高温液化处理，其蛋白溶解性变差，限制了其蛋白质在食品应用[18]。目前米渣主要用作饲料原料，但工业附加值低[19-20]。米渣中蛋白含有与镉结合的位点，并且米渣来源充足廉价，且米渣属于环境友好型材料。该研究可为米渣在废水除镉及镉污染土壤的修复方面的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

米渣，江西金农生物科技有限公司。盐酸、氢氧化钠、氯化镁、醋酸、醋酸钠、氯化镉等均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。高温淀粉酶和纤维素酶，购自Novozyme公司。

1.2 仪器与设备

电子天平（美国OHAUS公司）；HYL-A型恒温气浴摇床（江苏太仓强乐试验设备厂）；Sigma1-14微量高速离心机（德国Sigma公司）；LXJ-IIB离心机（上海安亭科学仪器厂）；Thermo磁力搅拌器（美国Thermo Fisher Scientific仪器有限公司）；IKA-RW20数显型混合顶置式机械搅拌器（德国IK仪器有限公司）；AA-240原子吸收分光光度计（美国Varian公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 米渣的基本成分测定

用AOAC[21]的方法测定米渣的水分、蛋白、淀粉、粗纤维、脂肪以及灰分等基本成分的含量。

1.3.2 米渣蛋白的酶法纯化[22]

米渣采用正己烷预先脱脂干燥。脱脂米渣中加入去离子水，固液比1:10，用1.0 mol/L的NaOH溶液调节提取液pH值至6.0，加入1.0%高温淀粉酶，90 ℃下反应1 h，冷却后调pH值至4.5，添加1.2%纤维素酶于55 ℃下反应2 h，室温下3 500 r/min离心30 min，收集沉淀，去离子水洗3次；室温下3 500 r/min离心30 min，取沉淀物，干燥得米渣蛋白，保存备用。

1.3.3 米渣蛋白氨基酸含量测定

采用江南大学食品科学与技术国家重点试验室第三方检测平台的高效液相法测定酸水解后的氨基酸含量。

1.3.4 吸附时间对镉吸附的影响

用氯化镉配置100 mg/L的镉溶液，取1 000 mL上述镉溶液在1 500 mL塑料瓶中，添加米渣蛋白5.0 g于磁力搅拌器上搅拌混匀后，气浴恒温摇床内振荡（180 r/min，25 ℃）反应。分别于10、20、30、60、90、120、180和240 min移取0.5 mL离心（8 000 r/min，10 min），取上清液，稀释到适宜浓度，用原子吸收分光光度计测定溶液镉浓度。

1.3.5 不同初始镉浓度的吸附和解吸附试验

吸附试验：配制初始质量浓度分别为20、40、60、80、100、120、140和160 mg/L的镉溶液，分别取100 mL上述镉溶液置于150 mL锥形瓶并添加0.5 g米渣蛋白，于磁力搅拌器上搅拌混匀后，气浴恒温摇床内振荡反应240 min（180 r/min，25 ℃），移取0.5 mL离心（8 000 r/min，10 min），取上清液，稀释到适宜的浓度后，用原子吸收分光光度计测定溶液镉浓度。

解吸附试验：已结合镉的米渣蛋白冷冻干燥后，作为解吸试验的样品，用稀盐酸溶液解吸，料液比1:2，盐酸浓度为0.04 mol/L，解吸温度25 ℃、解吸时间120 min后取样0.5 mL，离心（10 000 r/min，2 min），取上清液，稀释到适宜的浓度测定溶液中镉浓度。镉的解吸率（%）公式如（1）所示

式中为蛋白样品中镉的质量，mg；C为取样时试液中镉浓度，mg/L；1为反应体系的体积，L。

1.3.6 等温吸附模型

用Langmuir和Freundlich等温吸附方程来表征其表面吸附量和介质中溶质平衡浓度之间的关系[23-24]。Langmuir和Freundlich等温吸附方程可以表示为公式（2）和（3）。

式中C为吸附平衡后溶液中剩余镉质量分数，mg/L；q为吸附平衡时吸附剂对镉的吸附量，mg/g；max为理论最大吸附量，mg/g；K、K、为吸附速率常数。

1.3.7 镉吸附动力学方程

米渣蛋白对溶液中镉的吸附过程采用Lagergren准一级动力学方程[25]和准二级动力学方程[26]来描述。准一级和准二级动力学方程如式（4）和式（5）

式中q为时刻吸附剂的吸附量，mg/g；1为准一级动力学速率常数，min-1；2为准二级动力学速率常数，g/(mg·min)；e为吸附平衡时吸附剂对镉的吸附量，mg/g。

1.3.8 米渣在土壤中钝化镉作用

取本试验室附近空地的土壤，测定初始镉质量分数（0.15 mg/kg），向土壤中加入氯化镉溶液充分搅拌混匀，并平衡2周，使土壤镉质量分数为10 mg/kg，并将该土壤分装于洁净的塑料桶中（每桶2 kg）。以不加米渣的土壤为对照组，同时，分别设置0.5%和1%的米渣添加量（以土壤质量计）的3组平行试验组。取样、测定周期为4 d，分别测定各组的可交换态镉和碳酸盐结合态镉质量分数，测定方法参考Tessier[8]。本研究设定土壤镉污染质量分数为10 mg/kg，是因为目前中国农田镉污染程度严重的地区集中在广东、广西、湖南3个省。这3个省的被严重污染的农田中，土壤的镉质量分数约为10 mg/kg。若试验取得良好的镉钝化效果，那么本研究适用于中国大部分镉污染农田的修复。

1.4 试验数据处理

试验数据用Origin8.5软件图形化处理。每组试验重复3次，结果用平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 米渣基本成分

本研究所用米渣基本成分及含量如表1所示，米渣中的蛋白质质量分数达到61.58%，淀粉质量分数为15.57%，相较于Seibel等[27]测定的结果：大米的蛋白质质量分数约为8%，淀粉约为80%。米渣中蛋白质含量显著提高，其主要是由于大米在加工淀粉糖的过程中，淀粉的脱除使得蛋白质在米渣中得到富集。

表1 粉米渣基本成分

注：表中基本成分质量分数以米渣干基计。

Note: Component mass fraction in the table is calculated on a dry basis of rice dreg.

2.2 米渣蛋白氨基酸含量

表2的数据显示，米渣蛋白富含谷氨酸（Glu）、天冬氨酸（Asp），其质量分数分别为10.61%和5.50%，也含有少量半胱氨酸（Cys），而谷氨酸和天冬氨酸的羧基，半胱氨酸的巯基是生物系统中参与金属离子配位频率较高的氨基酸残基[28-29]。其羧基（-COOH）中的氧原子、咪唑基团所含的氮原子以及巯基（-SH）所含的硫原子的给电子能力强，易与金属发生配位反应[30]。米渣蛋白与大米蛋白的性质有差异，赵殷勤等[22]研究表明，大米蛋白受高温变性。大量疏水性氨基酸侧链暴露，米渣蛋白中的胱氨酸比大米蛋白提高1倍，胱氨酸在蛋白质中以氧化态（S-S）或还原态（-SH）的形式存在，因此，巯基含量提高，米渣蛋白相比于大米蛋白对镉的结合能力可能变强；米渣蛋白含有更多的金属离子结合位点，可以形成多种形式多齿配体组合，与金属离子所形成配合物的稳定性可能增强。

此外，从表2数据可看出，米渣蛋白中氨基酸质量分数为57.42%，低于米渣中总蛋白质量分数（61.58%），可能是由于在测定米渣蛋白氨基酸成分时，采用酸水解法导致部分氨基酸被破坏，如色氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺。因此总量变低。

表2 米渣蛋白氨基酸组成

2.3 吸附时间对镉吸附的影响

从图1吸附曲线可得：在镉初始质量浓度为100 mg/L，反应温度为25 ℃条件下。米渣蛋白对溶液中镉吸附量随着吸附时间的延长呈上升趋势，曲线的斜率表示吸附速率。前60 min吸附速率较快，镉与米渣蛋白结合位点充足，吸附速率快，随着吸附的进行，吸附位点越来越少，吸附速率减慢，最终结合位点达到饱和，在180 min后达到吸附平衡。

注：镉初始质量浓度为100 mg·L-1，反应温度25 ℃。

2.4 初始镉浓度对吸附和解吸的影响

上述2.3节试验，反应体系温度为25 ℃条件下，180 min后米渣蛋白对镉的吸附达到平衡。那么，对于不同初始镉浓度的吸附试验，为使米渣蛋白的吸附位点和镉的结合达到饱和，设定反应时间为240 min。试验中，测定各组不同初始镉浓度的平衡吸附量，得到平衡吸附量与初始浓度的关系如图2所示。从图2吸附曲线可知：随着初始镉浓度的增加，米渣蛋白的平衡吸附量增大。当初始镉质量浓度达到140 mg/L时，平衡吸附量达到最大值13.28 mg/g。达到最大平衡吸附量后，米渣蛋白上的吸附位点与镉结合达到饱和，吸附能力不再随初始镉浓度的增加而增大。

注：反应温度25 ℃，反应时间180 min。

镉的解吸率随镉的初始浓度的变化如图3所示，在各初始浓度下，盐酸对镉的解吸率均能达到90%以上，说明镉的结合强度受pH值影响。在20 mg/L的低初始浓度下，由于米渣蛋白对镉的吸附量较低，在解吸时解吸率达到99.3%，几乎能完全解吸。

随着初始质量浓度的增加，米渣蛋白对镉的结合量也不断增加，解吸难度增大，因此在同样的解吸时间内，解吸率逐渐下降。

图3 镉的解吸率随初始镉浓度的变化

2.5 米渣蛋白对镉等温吸附模型

米渣蛋白在水溶液中对的镉的吸附由Langmuir（L模型）（图4a）和Freundlich（F模型）（图4b）方程拟合的等温吸附曲线如图4所示。L模型认为，在固体表面存在着像剧院座位那样的能够吸附分子或原子的吸附位，可以均匀地分布在固体整个表面，但在大部分材料表面更多的是非均匀分布，这时被吸附的物质并不是分布在吸附剂整个表面，而只是吸附在吸附剂表面的特定位点。该理论认为，在初始吸附阶段，吸附质迅速的结合在吸附位点上，随着吸附位点的逐渐饱和，吸附速度逐渐降低[31]。F模型假定吸附剂表面并不均匀，适用于化学吸附和物理吸附的多种情况。F模型拟合出的值反映了吸附剂对镉吸附能力或吸附强度的大小。一般认为当2≤<10时吸附强度大；当1≤<2时，吸附较好；K值为1.16，值为1.72，表明米渣蛋白对镉的吸附性能较好。由L模型可以求出理论最大吸附量，用以预测吸附材料的平衡吸附量，所以L方程一直受到研究者的偏爱。本研究L方程计算出吸附速率常数K为0.031，计算出的理论吸附量为18.79 mg/g本试验的实际吸附量13.28 mg/g与理论值接近，说明该吸附理论适用于本试验。

注：Ce为吸附平衡后溶液中剩余镉质量分数，mg·L-1；qe为吸附平衡吋吸附剂对镉的吸附量，mg·g -1，下同。

2.6 米渣蛋白对镉吸附动力学方程

米渣蛋白在水溶液中对镉的吸附由准一级和准二级动力学方程拟合的曲线如图5所示，由准一级动力学和准二级动力学模型拟合出的决定系数R分别为0.938 3和0.992 6，并由方程计算出准一级动力学速率常数1为0.014 3，准二级动力学速率常数为0.003 2，吸附剂对溶液中镉吸附平衡时的吸附量2为12.15 mg/g。从参数R来看，准二级动力学方程更能拟合吸附过程。Yu[35]的研究表明，化学键的形成是二级动力学吸附作用主要影响因素。说明米渣蛋白吸附溶液中镉的过程可能是以化学吸附为主，羧基与镉可能通过形成新的化学键结合。翟齐啸[36]的研究表明：掩蔽菌体表面羧基，使羧基甲基化，则乳酸菌对镉的吸附能力下降18%。由此推测巯基与镉的结合也涉及类似羧基的化学反应过程。羧基在镉吸附过程中可能涉及以下反应[37]：

R-COOH+Cd(OH)+↔(R-COO)-CdOH+H+

2R-COOH+Cd2+↔(R-COO)2-Cd+2H+

注：qt为t时刻吸附剂的吸附量，mg·g-1。

2.7 米渣对土壤中镉的钝化作用

通过水溶液中镉吸附试验，发现米渣蛋白对镉有吸附螯合作用。米渣含有丰富的蛋白，因此将米渣施入镉污染土壤后，其中米渣蛋白会对镉有钝化作用。应用此米渣钝化镉的试验结果如下：

由图6可知，加入米渣16 d内，土壤中可交换态镉呈下降趋势，而碳酸盐结合态逐渐增加，说明镉的状态发生钝化，但是在28 d之后，可交换态的镉呈现上升趋势，可能是由于米渣中的蛋白在土壤中被微生物分解，产生的腐殖酸，降低了土壤pH值，使镉的活性提高[38]。直到40 d镉的钝化达到平衡。0.5%米渣添加量试验组中，最活跃状态的可交换态镉由最初的10 mg/kg降低至3.75 mg/kg，钝化率为62.5%。同时，1%米渣添加量的试验组中可交换态镉由10 mg/kg降低至3.59 mg/kg，钝化率为64.1%。该钝化结果可能是由于米渣蛋白中谷氨酸和天冬氨酸组分较高，而这2种氨基酸含-COOH，所以对镉有很好的螯合作用，且经过高温变性后的蛋白暴露出更多的-SH，有突出的金属配位能力，对镉的结合性更强[39-40]。综上所述，米渣加入到土壤中对土壤中的镉有钝化作用。

研究发现，水稻糙米镉含量与土壤有效镉含量呈显著正相关[41]，何玉婷等[42]施用钝化剂降低土壤有效镉含量，能够降低小麦对镉的吸收。大量研究结果均表明：降低土壤有效镉含量能降低水稻稻米镉含量[11-14]。因此，本研究结果可以推测：将米渣作为有机肥对农作物进行周期性施肥，可能会降低农作物对镉吸收。

图6 0.5%和1%米渣添加量对土壤中镉形态变化影响

图7是植物有效性镉随时间的变化趋势，其中植物有效性镉是土壤中可交换态和碳酸盐结合态之和。28 d后由于蛋白的分解，镉被钝化的效果降低，到40 d镉钝化达到平衡。0.5%和1%米渣添加量的试验组，其钝化率分别为27.9%和29.0%。因此，若以米渣作为农作物生长的有机肥，不仅可以为植物提供营养，还有钝化土壤中镉的效果。此研究结果表明，在实际应用中，应周期性（每月1次）的加入米渣，会对土壤中的镉有较好的钝化效果，这符合农业生产中的多次施肥的做法。但是，0.5%和1%米渣蛋白添加量对土壤中镉钝化的变化趋势一致，米渣蛋白添加量与镉的钝化时间无相关性。因此考虑到生产成本，在实际应用中，选择0.5%的米渣添加量较为合适。

图7 米渣在土壤中对镉的钝化效果

3 讨 论

利用吸附材料清除重金属是修复水体重金属污染的常用手段。目前，众多研究者采用农作物秸秆作吸附材料。秸秆对镉的吸附效果与本研究米渣吸附效果对比如表3所示。从表3数据可发现，刘恒博等[44]研究表明改性的秸秆对镉的吸附能力最高可达到22.3 mg/g。相比于改性秸秆，米渣可直接使用，不需要作改性，试验中吸附能力可达到13.28 mg/g，理论最大吸附量可达到18.79 mg/g。米渣使用简单，而且改性材料选用的改性试剂通常为有机试剂，有机试剂使用时存在安全隐患。改性后的材料要对吸附能力进行验证，耗费时间和人力成本。Ding等[46]用未改性的水稻秸秆作吸附剂，与米渣蛋白相比，对镉的吸附能力相近，但是未改性的水稻秸秆的使用量大，是米渣使用量的2倍，使用时要大量添加。因此，米渣在对镉的吸附应用上具有比秸秆更好的优势。

表3 不同农作物秸秆与米渣对镉的吸附作用对比

注：（）内标*数值，表示Langmuir模型最大拟合值，不标代表实测值。

Note: * represents the maximum value fitting to the Langmuir model, does not represent the measured value.

徐露露[13]研究了磷灰石、硅藻土、熟石灰、生物肥、生物炭和生物有机肥等6种钝化剂与化肥复配处理均可不同程度地降低土壤有效镉含量，其中生物有机肥的钝化效果最好，镉钝化率为14.2%。王期凯等[47]研究生物炭与化肥复配处理后，土壤有效镉质量浓度最大降幅为21.85%。畜禽粪便类有机肥可通过改变污染土壤中的重金属形态而降低其生物有效性[48]。但是这些有机肥的钝化率低于米渣，0.5%添加量的米渣的钝化率可达到27.9%。且米渣兼有机肥和镉钝化剂双重作用。目前市场上，畜禽粪便类发酵有机肥的价格为480元/t（苏州超然生物科技有限公司），生物碳有机肥价格约为700元/t（湖北中农佳瑞贸易有限公司），米渣价格约为1 200元/t（山东富田正大生物科技有限公司）。为达到良好的镉钝化效果，农业上通常多次施用畜禽粪便类发酵有机肥，本试验中，米渣是周期性施用而且与粮食作物的施肥周期一致，因此，不会增加额外的劳动力成本。此外，米渣氮源质量分数为9.8%，畜禽粪便类有机肥和生物炭类有机肥氮质量分数不足3%[49]。因此，米渣施用量约是商品有机肥1/3，成本要低于商品有机肥。综上所述，米渣在废水除镉及土壤镉钝化上具有较高的应用前景，实际应用效果需进一步深入研究。

4 结 论

1）米渣的蛋白质量分数达到61.58%，米渣蛋白的谷氨酸和天冬氨酸含量高，该2种氨基酸含羧基，对镉螯合作用强。

2）Langmuir和Freundlich等温吸附曲线均能很好的拟合吸附效果，2达到0.99以上，其理论最大饱和吸附量为18.79 mg/g，比实际平衡吸附量13.28 mg/g略高。动力学拟合结果发现米渣蛋白对水中镉的吸附过程更符合准二级动力学方程，表明米渣蛋白对镉的吸附以化学吸附为主。Freundlich模型拟合的=1.72＞1，说明米渣蛋白对镉的吸附性能较好。

3）0.5%和1%的米渣添加量改变了土壤中镉的状态，将镉从活跃的可交换态向不活跃状态转变。并且，将米渣添加到10 mg/kg镉污染的土壤中，在28 d内有很好的钝化镉的作用，而28 d后的钝化作用减弱。

4）在水溶液中对镉的吸附，米渣比秸秆操作简单，且添加量少；在对土壤中的镉钝化，米渣比商品有机肥的钝化率高，且成本低。

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Adsorption of cadmium in aqueous solution and passivation of cadmium in soil by rice dreg protein

Yin Renwen, Chen Zhengxing※, Li Juan, Wang Ren

(1.214122,; 2.214122,;3.214122,)

Heavy metal cadmium waste is easily discharged into the environment along with waste water and waste residue. Cadmium will eventually enter the human body along with the food chain. It is difficult to be degraded in the human body, which will cause various diseases to human. However, research has shown that reducing effective cadmium content in soil can reduce cadmium content in crops. So the sufficient source and cheap material is needed to bind cadmium and reduce plants absorption cadmium. In order to explore the adsorption effect of rice dreg protein on cadmium in aqueous solution and the passivation effect on cadmium activity in soil through rice dreg. Firstly, the cadmium in aqueous solution was adsorbed by using the dreg protein, then, desorbed with the hydrochloric acid. The Langmuir and Freundlich isotherm adsorption equations were used to fit the adsorption process of cadmium in aqueous solution by using rice dreg protein, and the kinetic equations were used to fit the power of rice dreg protein combined with the cadmium. The fitting of the adsorption process was selected from the quasi-first-order and quasi-secondary adsorption kinetic equations according to the linear relationship closer to the adsorption process. Secondly, through the periodic sampling, Tessier step-by-step continuous extraction method was used to determine and investigate the ability of rice dreg to passivate cadmium in soil. The results showed that in the cadmium solution with different initial mass fraction, the maximum adsorption capacity of rice dreg to cadmium was 13.28 mg/g, and the combined cadmium desorption rate was desorbed with hydrochloric acid reached more than 90%. Simultaneously, both Langmuir and Freundlich isothermal equations can fit the adsorption process of rice dreg protein in cadmium aqueous solution, and the2was above 0.99 for both equations. Moreover, contrast with quasi-first-order kinetics equations, the adsorption of cadmium by rice dreg protein in solution was fitted by the pseudo-second-order kinetic equation in line. In addition, the cadmium passivation test showed better effect in soil after adding rice dreg within 28 days, which may be due to fact that the form of cadmium were changed in the soil and the cadmium activity was decreased by rice dreg protein. It was simpler to operate for rice dreg than straw in cadmium adsorption in aqueous solution, and the amount of addition was small. The addition of 0.5% and 1% rice dreg changed the state of cadmium in the soil and changed the cadmium from an active exchangeable state to an inactive state. In the passivation of cadmium in soil, the rice dreg had higher passivation rate than that of the commercial organic fertilizer, and its cost was low. Rice dreg was an environmentally friendly material. The rice dreg in the passivated cadmium in soil had the advantages of comprehensive action mechanism, simple operation, good passivation effect than that of plant straw and no pollution to the environment. Therefore, this study provided some new ideas for the application of rice dreg, such as removing cadmium from wastewater and decreasing cadmium activity in soil. Thereby it reduced cadmium in crops that planting on contaminated land or irrigation with cadmium wastewater.

soils; heavy metals; adsorption; cadmium passivation; rice dreg; rice dreg protein; soil remediation

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.028

X53; X792

A

1002-6819(2019)-02-0221-08

2018-06-07

2018-11-26

粮食公益性行业科研专项经费资助项目（201513006）；国家自然科学基金（31501407）

尹仁文，主要从事粮食精深加工研究。Email：1371895023@qq.com

陈正行，教授，博士生导师，主要从事粮食精深加工和粮食重金属消减方面研究。Email：zxchen2007@126.com

尹仁文，陈正行，李 娟，王 韧. 米渣蛋白对镉的吸附效果及其对土壤中镉的钝化作用研究[J]. 农业工程学报，2019，35(2)：221－228. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.028 http://www.tcsae.org

Yin Renwen, Chen Zhengxing, Li Juan, Wang Ren. Adsorption of cadmium in aqueous solution and passivation of cadmium in soil by rice dreg protein[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 35(2): 221－228. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.028 http://www.tcsae.org