非粮生物质吸附重金属离子的研究进展

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1、非粮生物质吸附重金属离子的研究进展-生物论文非粮生物质吸附重金属离子的研究进展摘要：非粮生物质作为生物吸附剂极易交联产生活性基团，对废水中的重金属离子的吸附效果较好，本文着重综述了不同种类的非粮生物质作为天然或改性吸附剂对重金属离子的吸附研究，同时通过化学改性的方式来提高吸附剂对重金属离子的吸附性能，并对其未来的研究前景进行了探讨。　　关键词：非粮生物质；重金属离子；吸附剂；化学改性；动力学　　中图分类号：X703.1文献标志码：非粮生物质吸附重金属离子的研究进展-生物论文非粮生物质吸附重金属离子

2、的研究进展摘要：非粮生物质作为生物吸附剂极易交联产生活性基团，对废水中的重金属离子的吸附效果较好，本文着重综述了不同种类的非粮生物质作为天然或改性吸附剂对重金属离子的吸附研究，同时通过化学改性的方式来提高吸附剂对重金属离子的吸附性能，并对其未来的研究前景进行了探讨。　　关键词：非粮生物质；重金属离子；吸附剂；化学改性；动力学　　中图分类号：X703.1文献标志码：A　　文章编号：1002-1302（2016）06-0011-04　　存在于水体中的大多数重金属都具有毒性、持久性和生物积累性等特点，因

3、而处理这种环境污染的修复技术在治理领域中备受关注[1]。重金属（如镉、镍、汞、锌等）在水体中不容易被分解，只可转移它的存在位置或者改变它的物化形态，同时它可以通过食物链进入到人体内，并产生生物放大或生物积累现象，最终造成环境污染和影响人体健康[2]。采用传统的处理方法（离子交换法、膜处理技术法、化学沉淀法、电化学法和生物修复等）处理重金属废水具有成本较高、易产生二次污染等问题[3-4]。因而寻找能够高效处理这类废水的技术引起了国内外学者的兴趣[5-6]。吸附法工艺操作简便，对环境造成的二次污染小，

4、且吸附剂可循环再生，对于深度处理低浓度重金属废水具有显著的优势。　　非粮生物质具有价格低廉、来源广泛、易再生的优势，有独特的化学性质，是十分重要的生物质资源，如今已成为处理重金属废水的理想选择[4，7]。因此，选择不同的非粮生物质并根据其自身的结构特性制备生物吸附剂来处理重金属废水，在经济方面不但能够缩减成本，而且能够合理使用资源，在环保方面能够实现“以废治废”的效果。　　1非粮生物质的种类及特点　　非粮生物质主要包括米糠、稻壳、秸秆、锯末、花生壳、橘子皮、玉米芯、废茶叶、甘蔗渣和坚果壳等材料[8

5、]，组成成分主要包括纤维素、半纤维素、木质素、脂类、单糖、淀粉和蛋白质等，这些材料中大多含有多种活性基团，重金属离子可以通过与其表面的自由活性基团络合而被吸附[9]。非粮生物质作为多孔性吸附剂材料，其孔隙率较高，比表面积较大，取材方便，来源广泛，机械强度较高，特定的化学性质使其对重金属离子的吸附效果较好[7]。　　2非粮生物质的吸附机理和化学改性　　2.1吸附机理　　非粮生物质作为吸附剂对金属离子的吸附机理目前尚不明晰，但一般认为包括物理吸附、化学吸附、表面沉降、螯合作用、共价结合、范德华力、离子

6、交换、静电吸引和扩散等过程[4，7，10-11]。非粮生物质含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素等成分，它们可以提供多种活性官能团（羟基、羧基、羰基、氨基、巯基等），通过与吸附剂表面的自由活性基团与金属离子相互作用而达到去除重金属离子的效果[12]。在不同的吸附环境条件下，非粮生物质对金属离子的吸附机理既可以是单独吸附，也可以是多个作用力共同吸附的结果。Sha等在研究硫化锰改性橘子皮吸附废水中的Pb2+和Zn2+的试验中发现，其吸附机理是离子交换和络合共同作用[13]。Feng等在研究氢氧化钠改性橘

7、子皮吸附Cu2+、Pb2+和Zn2+试验中发现，其吸附机理只是单一的离子交换作用[14]。　　2.2化学改性　　改性的主要目的是通过使用化学试剂对非粮生物质进行预处理，降低木质纤维素的聚合度，使其表面的基团得到氧化还原而获得活化能，同时增加了官能团的电位和活性位点的数量，从而大大提高了吸附剂对重金属离子的吸附效果[15]。常用的化学改性剂有碱性试剂（NaOH、Na2CO3等）、酸性试剂（H2SO4、HCl等）和氧化剂（H2O2）等。[LM]　　Altun等采用柠檬酸对核桃壳表面进行酸化处理，研究改

8、性吸附剂处理含铬废水，探究影响去除铬离子的因素。结果表明，经柠檬酸酸化后，降低了核桃壳的交联度，增加了羟基、羰基和羧基的数量，同时也增加了核桃壳表面的活性位点数目，当pH值为2.0、温度为120℃、吸附剂投加量为0.1g时，120min吸附平衡后，铬离子的平衡吸附量为0.596mmol/g[16]。Tan等采用氢氧化钠对玉米芯进行皂化改性，制备成生物吸附剂用于处理含铅废水。经改性后，羟基和羧基的数量大大增加了，在Pb2+的吸附过程中起重要作用，其平衡吸附量从最初的0.0783mmo