超微粉碎米糠吸附水中鎘的研究

盛 姣,吳同華,劉文英,閻淑梅,郭海彥

(長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410004)

超微粉碎米糠吸附水中鎘的研究

盛 姣,吳同華,劉文英,閻淑梅,郭海彥

(長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410004)

研究了超微粉碎米糠的用量、溶液溫度、鎘離子濃度、溶液 pH值和吸附時(shí)間等影響因子對(duì)超微粉碎米糠吸附水中 Cd性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超微粉碎米糠對(duì)水中 Cd具有很好的吸附效果,吸附率達(dá) 90%以上。其最佳吸附條件為:超微粉碎米糠用量 5g/L,溫度 30℃,pH=3,Cd質(zhì)量濃度低于 20mg/L,吸附時(shí)間 30min。

超微粉碎米糠;Cd;吸附

我國(guó)每年都超標(biāo)排放大量含鎘廢水,造成了嚴(yán)重的水源及環(huán)境污染。鎘對(duì)人和動(dòng)物的所有系統(tǒng)都有毒害作用[1,2],攝入或吸入過量的鎘可引起腎、肺、肝、骨、生殖效應(yīng)及癌癥[3]。國(guó)際癌癥研究署把鎘歸類為第一類人類致癌物。因此,含鎘廢水的處理一直倍受關(guān)注,雖然傳統(tǒng)的物理、化學(xué)法在含鎘廢水的處理上應(yīng)用十分廣泛,但存在著諸如處理成本高、二次污染等問題[4,6]。生物法是目前國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn),具有運(yùn)行費(fèi)用低、操作 pH及溫度范圍寬、高吸附率、高選擇性的優(yōu)點(diǎn)[7,9]。本文對(duì)超微粉碎米糠吸附水中的鎘進(jìn)行了研究和探討。

1 試驗(yàn)方法

1.1 儀器

TH-989原子吸收分光光度計(jì),pHS-3C型數(shù)字 pH計(jì),232型飽和甘汞電極,HJ-26型多頭磁力攪拌器,分析天平,電熱恒溫水浴鍋,電熱干燥箱,YXT-1型離心沉淀機(jī),250ml磨口三角瓶。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)試液

配制質(zhì)量濃度為 100mg/L的鎘溶液作為儲(chǔ)備液。HCl溶液的濃度為 1mol/L,NaOH溶液的濃度為 1mol/L,用于調(diào)節(jié)溶液 pH值。

1.3 鎘吸附量、殘余質(zhì)量濃度和去除率的測(cè)定

用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定經(jīng)超微粉碎米糠處理的含鎘廢水中鎘的殘余質(zhì)量,并據(jù)此計(jì)算超微粉碎米糠對(duì)鎘的去除率[10]。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑的用量對(duì)吸附性能的影響

從圖 1可以看出,用質(zhì)量濃度為 2、4、5、10、15g/L的超微粉碎米糠吸附質(zhì)量濃度為 30mg/L的含鎘廢水 2h后,隨著超微粉碎米糠用量的增加,超微粉碎米糠對(duì)鎘的吸附量也隨之增大。當(dāng)超微粉碎米糠用量從 2g/L增加到 15g/L時(shí),超微粉碎米糠對(duì)含鎘水中的鎘吸附率從 60.9%增加到80.4%。超微粉碎米糠的用量增加,其對(duì)鎘的吸附率也在增加,這是因?yàn)殡S著超微粉碎米糠用量的增加,超微粉碎米糠的總表面積增大,而水中鎘的濃度是一定的。對(duì)于一定濃度的溶液,在達(dá)到吸附平衡時(shí),水中鎘離子的殘余濃度下降,所以超微粉碎米糠吸附量下降,而鎘離子去除率卻是升高的。當(dāng)超微粉碎米糠用量達(dá)到 5g/L后,超微粉碎米糠對(duì)含鎘水中鎘的吸附趨于穩(wěn)定且吸附率達(dá)到93.4%。

2.2 溶液溫度對(duì)吸附性能的影響

從圖 2可以看出,超微粉碎米糠對(duì)鎘的吸附是隨著溶液溫度的升高而增大的。當(dāng)溶液溫度從 5℃增加至 60℃時(shí),超微粉碎米糠對(duì)含鎘廢水中的鎘吸附率從 45.1%增加到 84.8%,這是由于溫度升高,吸附劑表面性質(zhì)改變,被吸附物濃度提高;再者,擴(kuò)散是吸熱過程,在高溫時(shí),粒子擴(kuò)散到吸附劑內(nèi)部孔隙的速率提高。吸附過程吸熱性質(zhì)增強(qiáng),使得吸附增加的因素超過了單純溫度升高減少放熱過程的作用,結(jié)果吸附量增加了。當(dāng)溶液的溫度達(dá)到 30℃后,超微粉碎米糠對(duì)含鎘廢水中鎘的吸附趨于穩(wěn)定且吸附率達(dá)到 94.2%。

2.3 pH值對(duì)吸附性能的影響

從圖 3可以看出,用濃度為 30mg/L的含鎘溶液,經(jīng)不同 pH值條件下的超微粉碎米糠吸附后,pH值對(duì)吸附量有較大的影響,pH值為 3時(shí)超微粉碎米糠對(duì)鎘吸附量達(dá)到最大值,吸附率為 95.3%。

2.4 溶液濃度對(duì)吸附性能的影響

從圖 4可以看出,選擇質(zhì)量濃度分別為 2、5、10、20、30、50mg/L,pH值為 3的含鎘溶液,超微粉碎米糠用量為 5g/L,吸附時(shí)間為 2h的條件下考察了鎘濃度對(duì)超微粉碎米糠吸附鎘性能的影響,超微粉碎米糠對(duì)鎘的吸附量隨著鎘質(zhì)量濃度的增加而增大,并且在鎘質(zhì)量濃度為 20mg/L時(shí),超微粉碎米糠對(duì)含鎘水中鎘的吸附為 92.6%達(dá)到最大值。

2.5 吸附時(shí)間對(duì)吸附平衡的影響

從圖 5可以看出,采用質(zhì)量濃度為 20mg/L,pH值為 3的含鎘廢水,在超微粉碎米糠用量為5g/L的條件下,考察了吸附時(shí)間對(duì)超微粉碎米糠吸附性能的影響。結(jié)果表明:超微粉碎米糠對(duì)含鎘廢水的吸附量隨著吸附時(shí)間的增加而增大,且超微粉碎米糠對(duì)鎘的吸附速度較快,30min后就基本達(dá)到吸附平衡,吸附率達(dá) 95.8%。

3 結(jié)論與討論

超微粉碎米糠比表面積大,加之米糠中富含的生理活性物質(zhì)可以和鎘形成螯合物,因此超微粉碎米糠具有很好的吸附性能,是一種很好的鎘吸附劑。又由于其原材料豐富且對(duì)人、畜和水生生物無毒副作用,環(huán)境相容性好,使用方便及成本低廉等顯著特點(diǎn),所以其必將在廢水處理領(lǐng)域擁有廣闊的前景。超微粉碎米糠對(duì)鎘的最佳吸附條件為:超微粉碎米糠濃度 5g/L,溫度 30℃,pH=3,鎘質(zhì)量濃度不超過 20mg/L,吸附平衡時(shí)間 30min,吸附率達(dá) 85%以上。目前超微粉碎米糠吸附劑的研究?jī)H限于實(shí)驗(yàn)室范圍,廉價(jià)、高效超微粉碎米糠吸附劑產(chǎn)品的開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)以及吸附劑在廢水處理中的工業(yè)化應(yīng)用研究應(yīng)引起重視。

[1]劉秀英,王翔樸,賀全仁.鎘對(duì)肝、腎毒性與谷胱甘肽含量的關(guān)系 [J].衛(wèi)生毒理學(xué)雜志,2001,15(1).

[2]李煌元,吳思英.鎘的雌性性腺生殖毒性研究現(xiàn)狀 [J].中國(guó)公共衛(wèi)生,2002,18(3).

[3]Nordberg G,China Cad Group.Cadmium and human health:a perspective based on recent studies in China[J].J.Trace Elem.Exp.Med,2003,16(2).

[4]楊莉麗,康海彥,李娜,等.離子交換樹脂吸附鎘的動(dòng)力學(xué)研究 [J].離子交換與吸附,2004,20(2).

[5]朱才銓,郁建涵.新型水處理技術(shù) [J].工業(yè)水處理,1984,4(1).

[6]Zhu Y L,Zayed A M,Qian J H,et al. Phytoaccumulation of Trace Elements by Wetland Plants:Ⅱ.Water hyacinth[J].Journal of Environmentd Quality,1999,28(1).

[7]Singh K K,Rupainwar D C,Hasan S H.Lowcost bio-sorbent′maize bran′for the removal of cadmium from wastewater[J].Journal of the Indian Chemical Society,2005,80(4).

[8]AliN A,Bernal M P,Ater M.Tolerance and bioaccumulation of cadmium by Phragmites australis grown in the presence of elevated concentrations of cadmium,copper,and zinc[J].Aquatic Botany,2004,80(3).

[9]Ozdemir G,Ceyhau N,Ozturk T,et al.Biosorption of chromium(V I)cadmium (II)and copper(II)by Pantoeasp TEM [J].Chemical Engineering Journal,2004,102(3).

[10]污染源統(tǒng)一監(jiān)測(cè)分析方法組.污染源統(tǒng)一監(jiān)測(cè)分析方法 (廢水部分)[M].北京:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)出版社,1981.

Research on Absorption of Cadmium in Wastewater by Super Micro-milling Rice Bran

SHENG Jiao,WU Tong-Hua,L IU Wen-ying,YAN Shu-mei,GUO Hai-yan
(Changsha Environmental Protection Technology College,Changsha Hunan 410004 China)

The factors that effect absorption of cadmium in wastewater include the solution temperature and cadmium concentration,pH value and absorption time.The results show that supermicro-milling rice bran indicates excellent absorption effects on cadmium in wastewater with more than 90%absorption rate.The best absorption conditions are 5g/L of dosage of supermicro-milling rice bran and 30℃of temperature and 3 of pH value and 30 minutes with less than 20mg/L of cadmium concentration.

supermicro-milling rice bran;cadmium;absorption

X703

A

1673-9655(2010)01-0005-03

2009-09-08

盛姣,女,碩士,工程師,長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師,研究方向:環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理。