改性花生殼對重金屬廢水中鉻離子的吸附研究

孫 璐，張新宇

（沈陽師范大學，遼寧 沈陽 110034）

我國是農業大國，每年產生大量的天然纖維素。除部分正常使用外，大部分纖維素以廢棄物的形式丟棄或燃燒，這樣不但造成環境污染，也浪費了這些可利用資源[1-2]。花生在我國中部和北方大面積種植，每年有大量的花生殼產生，這些潛在的可再生資源在未被發現之前成為丟棄的廢物或簡單的燃料[3-4]。花生殼主要有纖維素、半纖維素、果膠、色素等組成，其中花生殼中的纖維素成分對重金屬離子的吸附有重要作用[5-7]，引起廣泛專家學者興趣。

1 鉻的應用及危害

許多行業產品追求高質量的同時也為了美觀，會在產品表面鍍鉻。工業廢水中的鉻，會排放到環境中，如造成嚴重污染。其中，用于清洗的零部件廢水占工地鉻廢水排放量的80%以上。過量會導致人類疾病，如造成“爛鼻子”疾病，醫學上稱為 “鉻鼻子”，它是法定職業病之一，因此解決鉻污染問題已經成為環境污染研究人員的重要課題之一。隨著工業中鉻離子的不斷發展，對環境和人類的危害也日益增加。土地資源是人類極為重要的資源，一旦土壤被污染，就會對人類造成極大的傷害。

2 鉻離子的風險及處理辦法

2.1 鉻離子風險研究

關于鉻離子的風險及其處理方法的研究，歐陽等人的實驗，制備了含有螯合石墨烯的稻殼生物碳，成本極高。ρ（Cr6+）為48.8mg／g，在 pH值為2的條件下在水中的最大吸附能力受到明顯影響。Mei等通過合成實驗，這種新型水凝膠如此測量的吸附量，低濃度的Cr6+離子的吸附效率仍為100%。Ye等通過實驗，在ph值為4的條件下，在Sipyr保留期間，在100g／L Cr（VI）的溶液中，可以消除99.3%的 Cr（VI），可以通過沉淀回收98.6%的高純鉻等。

2.2 鉻離子處理方法

2.2.1 化學處理方法

化學沉淀法是通過在重金屬廢水中加入化學沉淀劑，然后通過過濾，離心等方法分離沉淀物，通過化學反應形成沉淀的過程。化學沉淀方法有兩種：①氫氧化物的沉淀。該方法主要用于處理鉻廢水。例如，龍山的第一個鐵石灰法，第一個鐵離子是Cr6+還原的Cr3+石灰，然后再添加到廢水中，并沉淀出Cr3+可溶性Cr（OH）3。②碳化物沉淀法該方法使用的沉淀劑為FeS，CaS，Na2S，H2S等。化學沉淀法是傳統的重金屬廢水處理工藝，該工藝雖應用廣泛，但不適用于重金屬離子濃度相對較低的廢水的處理。

2.2.2 電化學和電化學方法

用于金屬離子的電解，它引起氧化還原反應并作為電解材料的正負極收集。該方法可在較短的時間內快速去除廢水中的重金屬，加工成本低，回收的重金屬具有較高的利用價值，不對環境造成二次污染。就目前的應用階段而言，生物電解方法種類繁多，以高壓電脈沖法和高壓電脈沖法為例，采用小型電解法。聯用原理以及高壓電流和電能可實現廢水中有機物和無機物之間的有效轉化，從而實現氧化還原反應。

2.2.3 物理處理方法

1）吸附方法也稱為利用吸附劑和吸附劑分子之間的反向力進行還原的吸附力。這些材料具有良好的吸附效果，但吸附容量低，成本高，實用性低。因此，開發了聚合物吸附劑，以尋求新型，廉價的吸附劑并適應傳統的吸附劑。在農業和農業副產品中，粉煤灰，石灰石，鍋爐秸稈等專注于低成本的吸附劑合成原料；在農業廢水的情況下，酸性物質如羥基，羧基，氨基和酒精用于第二種，大米和殼。它包含纖維并吸收廢水中的重金屬離子，從而提高了重金屬廢水處理的目標。2）離子交換法離子交換法是通過向重金屬廢水中添加離子交換劑來進行離子交換。離子交換樹脂因其自身的選擇和靜電作用而被廣泛用于電子廢物的廢水處理，目前，離子交換法主要用于電鍍廠的廢水處理。但該方法操作復雜，成本高，不適合大規模水質處理。

3 花生殼制備活性炭

3.1 花生殼改性處理

吸附Cr（VI）處理是常見的方法之一，活性炭具有豐富的孔洞，獨特的物理性能并被廣泛使用。活性炭是吸附劑經常使用的吸附劑。活性炭具有較大的表面積和豐富的工具結構，是生產、生活和科學研究中使用的第一材料，通過簡單的化學修飾對花生殼進行改性處理，制備出具有高吸附性能、吸附性穩定的纖維素吸附劑，進而對處理含鉻廢水，為大量的花生殼資源找到利用的理論基礎。活性炭是主要是用煤、木材等含碳物質，經300～400℃碳化和920～960℃高溫活化制得，具有很大的比表面積，是一種性能優良的吸附劑，廣泛應用于污水處理、空氣凈化等方面。但因原材料較貴，能耗很高，導致活性炭價格昂貴，約8000元／t。花生是我國主要的油料作物，其產量居世界首位。我國年產花生在1500萬t以上，年產花生殼約450萬t。花生殼常作為廢物扔掉或燒掉，造成了很大的資源浪費和環境污染。花生殼主要成分是碳，可作為活性炭原料。

3.2 活性炭吸附鉻離子

在Jangam等人的研究中，活性炭相對吸收電鍍體中的鉻離子[8]。可以看出，通常情況下，活性炭具有很強的水污染處理能力，因此可以有效地吸附污水中的鉻離子。但是，在吸附過程中容易受到溫度等因素的影響，吸附劑的種類也多種多樣，但是即使使用單一類型的吸附劑也不會產生刺激效果。所做的研究已經成為眾多學者的研究課題，Haryonggang等[9]實驗表明，堿改性的煤灰具有比較好的吸入鉻離子的效果，堿改性后的煤灰容量為6g／L。在溫度為25℃時，在pH值為9的情況下，振動60min，鉻離子的去除率為99。在含8%堿性堿液的水中吸入鉻離子的能力大于不穩定的煤灰。Niv等[10]在實驗結果中，初始濃度為2g／L，pH為4，吸附量為1g／L，在120min的反應時間條件下，負載Fe3O4吸附Cr（VI）的去除效果達到93%。

4 展望

通過研究各種花生殼提取物的制造方法并分析其使用現狀，利用農業和農業廢棄物的合成方法，并提供了技術支持和實驗因素來解決嚴重的環境污染問題。例如重金屬污染和染料污染。基于國內外的研究結果，相信未來對花生殼吸附劑的研究會越來越廣泛。