改性花生壳对重金属废水中铬离子的吸附研究

孙 璐，张新宇

（沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110034）

我国是农业大国，每年产生大量的天然纤维素。除部分正常使用外，大部分纤维素以废弃物的形式丢弃或燃烧，这样不但造成环境污染，也浪费了这些可利用资源[1-2]。花生在我国中部和北方大面积种植，每年有大量的花生壳产生，这些潜在的可再生资源在未被发现之前成为丢弃的废物或简单的燃料[3-4]。花生壳主要有纤维素、半纤维素、果胶、色素等组成，其中花生壳中的纤维素成分对重金属离子的吸附有重要作用[5-7]，引起广泛专家学者兴趣。

1 铬的应用及危害

许多行业产品追求高质量的同时也为了美观，会在产品表面镀铬。工业废水中的铬，会排放到环境中，如造成严重污染。其中，用于清洗的零部件废水占工地铬废水排放量的80%以上。过量会导致人类疾病，如造成“烂鼻子”疾病，医学上称为 “铬鼻子”，它是法定职业病之一，因此解决铬污染问题已经成为环境污染研究人员的重要课题之一。随着工业中铬离子的不断发展，对环境和人类的危害也日益增加。土地资源是人类极为重要的资源，一旦土壤被污染，就会对人类造成极大的伤害。

2 铬离子的风险及处理办法

2.1 铬离子风险研究

关于铬离子的风险及其处理方法的研究，欧阳等人的实验，制备了含有螯合石墨烯的稻壳生物碳，成本极高。ρ（Cr6+）为48.8mg／g，在 pH值为2的条件下在水中的最大吸附能力受到明显影响。Mei等通过合成实验，这种新型水凝胶如此测量的吸附量，低浓度的Cr6+离子的吸附效率仍为100%。Ye等通过实验，在ph值为4的条件下，在Sipyr保留期间，在100g／L Cr（VI）的溶液中，可以消除99.3%的 Cr（VI），可以通过沉淀回收98.6%的高纯铬等。

2.2 铬离子处理方法

2.2.1 化学处理方法

化学沉淀法是通过在重金属废水中加入化学沉淀剂，然后通过过滤，离心等方法分离沉淀物，通过化学反应形成沉淀的过程。化学沉淀方法有两种：①氢氧化物的沉淀。该方法主要用于处理铬废水。例如，龙山的第一个铁石灰法，第一个铁离子是Cr6+还原的Cr3+石灰，然后再添加到废水中，并沉淀出Cr3+可溶性Cr（OH）3。②碳化物沉淀法该方法使用的沉淀剂为FeS，CaS，Na2S，H2S等。化学沉淀法是传统的重金属废水处理工艺，该工艺虽应用广泛，但不适用于重金属离子浓度相对较低的废水的处理。

2.2.2 电化学和电化学方法

用于金属离子的电解，它引起氧化还原反应并作为电解材料的正负极收集。该方法可在较短的时间内快速去除废水中的重金属，加工成本低，回收的重金属具有较高的利用价值，不对环境造成二次污染。就目前的应用阶段而言，生物电解方法种类繁多，以高压电脉冲法和高压电脉冲法为例，采用小型电解法。联用原理以及高压电流和电能可实现废水中有机物和无机物之间的有效转化，从而实现氧化还原反应。

2.2.3 物理处理方法

1）吸附方法也称为利用吸附剂和吸附剂分子之间的反向力进行还原的吸附力。这些材料具有良好的吸附效果，但吸附容量低，成本高，实用性低。因此，开发了聚合物吸附剂，以寻求新型，廉价的吸附剂并适应传统的吸附剂。在农业和农业副产品中，粉煤灰，石灰石，锅炉秸秆等专注于低成本的吸附剂合成原料；在农业废水的情况下，酸性物质如羟基，羧基，氨基和酒精用于第二种，大米和壳。它包含纤维并吸收废水中的重金属离子，从而提高了重金属废水处理的目标。2）离子交换法离子交换法是通过向重金属废水中添加离子交换剂来进行离子交换。离子交换树脂因其自身的选择和静电作用而被广泛用于电子废物的废水处理，目前，离子交换法主要用于电镀厂的废水处理。但该方法操作复杂，成本高，不适合大规模水质处理。

3 花生壳制备活性炭

3.1 花生壳改性处理

吸附Cr（VI）处理是常见的方法之一，活性炭具有丰富的孔洞，独特的物理性能并被广泛使用。活性炭是吸附剂经常使用的吸附剂。活性炭具有较大的表面积和丰富的工具结构，是生产、生活和科学研究中使用的第一材料，通过简单的化学修饰对花生壳进行改性处理，制备出具有高吸附性能、吸附性稳定的纤维素吸附剂，进而对处理含铬废水，为大量的花生壳资源找到利用的理论基础。活性炭是主要是用煤、木材等含碳物质，经300～400℃碳化和920～960℃高温活化制得，具有很大的比表面积，是一种性能优良的吸附剂，广泛应用于污水处理、空气净化等方面。但因原材料较贵，能耗很高，导致活性炭价格昂贵，约8000元／t。花生是我国主要的油料作物，其产量居世界首位。我国年产花生在1500万t以上，年产花生壳约450万t。花生壳常作为废物扔掉或烧掉，造成了很大的资源浪费和环境污染。花生壳主要成分是碳，可作为活性炭原料。

3.2 活性炭吸附铬离子

在Jangam等人的研究中，活性炭相对吸收电镀体中的铬离子[8]。可以看出，通常情况下，活性炭具有很强的水污染处理能力，因此可以有效地吸附污水中的铬离子。但是，在吸附过程中容易受到温度等因素的影响，吸附剂的种类也多种多样，但是即使使用单一类型的吸附剂也不会产生刺激效果。所做的研究已经成为众多学者的研究课题，Haryonggang等[9]实验表明，碱改性的煤灰具有比较好的吸入铬离子的效果，碱改性后的煤灰容量为6g／L。在温度为25℃时，在pH值为9的情况下，振动60min，铬离子的去除率为99。在含8%碱性碱液的水中吸入铬离子的能力大于不稳定的煤灰。Niv等[10]在实验结果中，初始浓度为2g／L，pH为4，吸附量为1g／L，在120min的反应时间条件下，负载Fe3O4吸附Cr（VI）的去除效果达到93%。

4 展望

通过研究各种花生壳提取物的制造方法并分析其使用现状，利用农业和农业废弃物的合成方法，并提供了技术支持和实验因素来解决严重的环境污染问题。例如重金属污染和染料污染。基于国内外的研究结果，相信未来对花生壳吸附剂的研究会越来越广泛。