小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附特性及動力學、熱力學分析

張繼義，梁麗萍，蒲麗君，王利平

蘭州理工大學石油化工學院，甘肅 蘭州 730050

小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附特性及動力學、熱力學分析

張繼義，梁麗萍，蒲麗君，王利平

蘭州理工大學石油化工學院，甘肅 蘭州 730050

為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢料資源化，解決含鉻廢水的污染問題，研究了小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附性能.試驗考察了 pH，小麥秸稈投加量，溫度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕對吸附活性的影響，進而確定了小麥秸稈去除Cr(Ⅵ)的最優(yōu)條件.結(jié)果表明：當pH=1.0，溫度為50℃，固液比為40 g/L時，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在 p H=1.0，溫度為30℃，固液比為4 g/L的條件下，初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分別為50，100和150 mg/L時，吸附6 h達到平衡，飽和吸附量分別為6.281，11.942和13.981 mg/g.吸附動力學反應符合準二級動力學方程.吸附熱力學反應符合 Langmuir吸附等溫方程.結(jié)合 FTIR譜圖和 SEM結(jié)果，推斷小麥秸稈對 Cr(Ⅵ)的吸附過程以化學吸附為主.

小麥秸稈;Cr(Ⅵ);吸附;動力學;熱力學

隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬離子的污染日趨嚴重.而Cr被認為是毒性最強的16種金屬之一，不同價態(tài)的Cr毒性不同，其中Cr(Ⅵ)毒性最強，即使在低濃度下也具有相當高的毒性和致癌致畸性［1-3］，且易遷移，可對人和畜的機體造成嚴重危害［4-8］.因此含Cr(Ⅵ)廢水的處理備受關(guān)注.

Cr主要來源于冶金、機械、電鍍、制革、醫(yī)藥、染料和化工等工業(yè)所排放的“三廢”［9］.目前，處理工業(yè)廢水中的重金屬離子的主要方法有吸附法、光催化還原法［10］、沉淀法［11］和離子交換法［12］等.其中吸附法操作簡單，吸附材料種類多樣，因而應用最為廣泛.目前常用的吸附劑為活性炭，但活性炭價格高，Cr(Ⅵ)再生困難.所以，需要尋找地產(chǎn)的、可更新的低成本材料作為吸附劑.為降低吸附法廢水處理的成本，一些廉價的植物材料已被直接用做廢水處理的吸附劑，如蘋果渣、麥草［13］、桔子皮［14］、香蕉皮［15］、大麥［16］、玉米莖桿［17］、碎木片［18］及樹皮［19］等.

試驗以小麥秸稈為材料，研究了它對Cr(Ⅵ)的最佳吸附工藝參數(shù)，并用3種吸附平衡模型和吸附動力學方程進行擬合研究.該研究對于以農(nóng)業(yè)秸稈為原料的Cr(Ⅵ)吸附劑的研制和應用具有重要意義，對解決水體Cr(Ⅵ)污染問題以及由于農(nóng)業(yè)廢棄物處置不當而造成的環(huán)境污染和安全問題亦具有積極作用.

1 材料與方法

1.1 主要儀器和試劑

分光光度計(上海尤尼柯有限公司，7200型)，水浴恒溫振蕩器(常州國華電器有限公司，THZ-92B)，千分之一電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)，便攜式pH測量儀(上海精科雷磁化學儀器廠，SensionTM5)，溫度計，50 mL具塞比色皿.重鉻酸鉀、鹽酸、硫酸、磷酸和二苯碳酰二肼均為分析純.

1.2 生物吸附劑的制備

小麥秸稈采自蘭州市周邊農(nóng)村，用自來水進行淋洗，洗凈后風干，粉碎過60目(0.3 mm)篩，取50 g置于1 000 mL燒杯中，加蒸餾水800 mL浸泡24 h，去除可溶性有機物及還原性物質(zhì)，過濾，80℃于鼓風干燥箱中烘干12 h，于棕色瓶保存，備用.

1.3 吸附試驗

準確稱取2.829 g K2Cr2O7(分析純)，用去離子水配制成1 000 mg/L〔以 Cr(Ⅵ)計)〕的標準儲備液，使用時按比例稀釋成相應ρ〔Cr(Ⅵ)〕的標準溶液.稱取0.1 g小麥秸稈加到一定濃度的25 mL含鉻溶液中，密閉，置于180 r/min水浴恒溫振蕩器中振蕩.在特定的時間取樣過濾，用二苯碳酰二肼分光光度法［20］測定溶液中剩余ρ〔Cr(Ⅵ)〕.依據(jù)式(1)計算小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的表觀吸附量：

式中，q為吸附量，mg/g;C0和 C分別為吸附前、后的ρ〔Cr(Ⅵ)〕，mg/L;V0和 V 分別為吸附前、后溶液的體積，L;m為加入小麥秸稈的質(zhì)量，g.

1.4 小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR譜圖

取少量吸附Cr(Ⅵ)前后的小麥秸稈樣品，分別與KBr混合，研磨后使其分散均勻，然后進行壓片，利用德國Bruker公司IFS66v/s型紅外光譜儀進行紅外吸收測試.

1.5 小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的SEM圖

分別取吸附Cr(Ⅵ)前后的小麥秸稈樣品，分散在含有導電膠的銅柱表面，為使其導電，將樣品表面進行噴金處理，然后利用日本電子光學公司 JSM-5600LV型掃描電鏡(SEM)進行表面形貌分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 溶液初始p H對Cr(Ⅵ)去除效果的影響

分別稱取0.1 g粒徑為60目(0.3 mm)的小麥秸稈，投入到25 mL 50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH，在30℃下以180 r/min的轉(zhuǎn)速恒溫振蕩6 h，考察pH對Cr(Ⅵ)去除效果的影響，結(jié)果如圖1所示.

圖1 p H對Cr(Ⅵ)去除效果的影響Fig.1 Effect of pH on Cr(Ⅵ)removal

由圖1可知，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的去除率與溶液p H密切相關(guān)，在p H為1.0的條件下，去除效果最好;pH在＞1.0～5.0時，隨著pH升高，去除率迅速下降;pH在 ＞5.0～11.0時，去除率維持在較低水平，基本不變.通常溶液中 Cr(Ⅵ)有 HCrO4-，3種存在形態(tài)，各種形態(tài)的比例取決于溶液的 pH.當 pH＜2.0時，以形態(tài)為主;pH在3.0～4.0時，主要以形態(tài)存在;pH在5.0～6.0時，以2種形態(tài)存在;在 pH＞7.0時，以.pH越低，秸稈表面形成的質(zhì)子化吸附位點越多，于是，以等陰離子基團存在的Cr(Ⅵ)被吸附的量就越大.同時，p H在＞1.0～3.0時，Cr(Ⅵ)的存在形態(tài)以所含Cr(Ⅵ)是其他形態(tài)的2倍，在相同的靜電吸附力下，Cr2O72-具有更高的 Cr(Ⅵ)吸附效率.因此，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的去除率隨p H的降低而升高.而當p H增大時，OH-濃度的升高會使吸附劑表面的質(zhì)子化吸附位點減少，秸稈表面的負電性增強，對等陰離子基團的吸附力減弱，導致其吸附能力下降.

2.2 小麥秸稈投加量對Cr(Ⅵ)去除效果的影響

分別稱取不同質(zhì)量的粒徑為60目(0.3 mm)的小麥秸稈，加入25 mL 50 mg/L的 Cr(Ⅵ)溶液中，調(diào)節(jié)pH=1.0，在30℃下以180 r/min的轉(zhuǎn)速恒溫振蕩6 h.小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的去除率和吸附容量(q)變化曲線見圖2.

圖2 小麥秸稈投加量對Cr(Ⅵ)去除效果的影響Fig.2 Effect of wheat straw dosage on Cr(Ⅵ)removal

由圖2可知，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的去除率隨著秸稈投加量的增大而升高，這是因為溶液中金屬離子濃度一定，小麥秸稈的投加量越高，可提供的吸附位點越多，金屬離子就越容易與吸附劑上的活性位點結(jié)合而被吸附，去除率就越大.但其吸附容量隨著秸稈投加量的增大卻不斷減少，綜合考慮，選取最佳固液比為40 g/L.根據(jù)小麥秸稈的上述特性，對于一定量Cr(Ⅵ)的去除，吸附劑應分批量投加，既能保證Cr(Ⅵ)快速有效地去除，又經(jīng)濟合理.

2.3 溫度對Cr(Ⅵ)去除效果的影響

分別稱取粒徑為60目(0.3 mm)的小麥秸稈0.1 g，加入25 mL 50 mg/L的 Cr(Ⅵ)溶液中，調(diào)節(jié)pH=1.0，在不同溫度下以180 r/min的轉(zhuǎn)速恒溫振蕩6 h.研究溫度對Cr(Ⅵ)去除效果的影響，結(jié)果見圖3.

圖3 溫度對Cr(Ⅵ)去除效果的影響Fig.3 Effect of temperature on Cr(Ⅵ)removal

由圖3可知，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的去除率隨著溫度的升高而增大.吸附能力隨溫度的升高而增強，可能是由于吸附劑和吸著物之間的化學交互作用，在高溫條件下產(chǎn)生了新的吸附位點或者加速了Cr(Ⅵ)進入吸附劑微孔的內(nèi)擴散傳輸速率.在50℃時去除率達82.946%，大于50℃以后去除率基本保持不變，認為達到最大吸附容量.所以，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)吸附的最佳溫度為50℃.

2.4 溶液初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕對去除效果的影響

分別稱取0.1 g粒徑為60目(0.3 mm)的小麥秸稈，投入到25 mL不同ρ〔Cr(Ⅵ)〕的溶液中，調(diào)節(jié)pH為1.0，在30℃下以180 r/min的轉(zhuǎn)速恒溫振蕩.研究不同初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕對去除效果的影響，結(jié)果見圖4.

圖4 溶液初始 ρ〔Cr(Ⅵ)〕對 Cr(Ⅵ)去除效果的影響Fig.4 Effect of initial Cr(Ⅵ)concentration on Cr(Ⅵ)removal

小麥秸稈對 Cr(Ⅵ)的吸附6 h后基本達到吸附平衡，隨著初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕的增大其吸附容量在不斷增大.飽和吸附容量分別為6.281，11.942和13.981 mg/g，可見小麥秸稈對高濃度的 Cr(Ⅵ)具有良好的去除效果.

2.5 小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附動力學研究

吸附過程的動力學主要是用來描述吸附劑吸附溶質(zhì)的速率快慢，可通過動力學模型對數(shù)據(jù)進行擬合，從而推斷其吸附機理.該研究選擇在轉(zhuǎn)速為180 r/min，溫度為30℃，pH為1.0的條件下，對不同初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕進行吸附試驗，并運用3種動力學模型對所得試驗數(shù)據(jù)進行擬合.

Lagergren的準一級動力學方程的線性表達式：

準二級動力學吸附方程的線性表達式：

顆粒內(nèi)擴散方程表達式：

式中，qe和 qt分別為吸附平衡及 t時的吸附量，mg/g;k1，k2和 kid分別為準一級、二級、顆粒內(nèi)擴散系數(shù)，其中kid描述吸附和解析中分子的擴散轉(zhuǎn)運機制;t為時間，h.

從準一級動力學、準二級動力學和顆粒內(nèi)擴散方程的擬合結(jié)果可以看出(見圖5和表1)，他們描述的吸附動力學數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)(R2)均有顯著水平，且準二級動力學方程的擬合效果最佳，其次是顆粒內(nèi)擴散和準一級動力學方程.準一級動力學可得出最大吸附量和表觀吸附速率，當初始濃度相差1倍時，其平衡吸附量也相差1倍，說明初始濃度與平衡吸附量密切相關(guān)，但k1變化不明顯，且擬合的平衡吸附量與試驗值差別很大，因此只能用來描述初始階段的吸附過程，而不能準確描述整個吸附過程;顆粒內(nèi)擴散方程常用b值來描述表觀擴散速率，從相關(guān)系數(shù)看，顆粒內(nèi)擴散方程也適合描述生物碳質(zhì)對Cr(Ⅵ)的吸附過程，但隨著初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕的升高，在150 mg/L時，由相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)顆粒內(nèi)擴散方程開始不適合描述生物炭質(zhì)對Cr(Ⅵ)的吸附過程;準二級動力學方程具有較好的擬合性，能準確反應吸附的整個過程.3種濃度下用模型計算得出的qe分別為 6.854，12.742和 15.397 mg/g，與試驗值6.281，11.942和13.981 mg/g非常接近，相對誤差非常小.從動力學曲線(見圖4)和k2值的變化可以看出，Cr(Ⅵ)的吸附分為快速反應和慢速反應，但k2變化不明顯，因此認為反應主要被慢反應所控制.

圖5 不同初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕下的準一級動力學方程、準二級動力學方程和顆粒內(nèi)擴散方程的模擬曲線Fig.5 Simulated results of pseudo-first-order kinetics，pseudo-second-order kinetics and intraparticle diffusion at different initial Cr(Ⅵ)concentrations

表1 不同初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕時的準一級動力學方程、準二級動力學方程和顆粒內(nèi)擴散方程的速率常數(shù)以及q e的計算值和試驗值比較Table 1 Comparisons of rate constants and calculated q e by the pseudo-first-order kinetics，pseudo-second-order kinetics and intraparticle diffusion models and experimental q e values obtained at different initial Cr(Ⅵ)concentrations

2.6 小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附熱力學研究

為得到Cr(Ⅵ)在小麥秸稈上平衡吸附時的最大吸附量，研究了溶液中Cr(Ⅵ)的平衡濃度與吸附量之間的關(guān)系(見圖6).結(jié)果表明，吸附量隨溶液中ρ〔Cr(Ⅵ)〕的增加而增加，當溶液中ρ〔Cr(Ⅵ)〕高達一定值時，吸附量基本保持不變.該現(xiàn)象可解釋為當小麥秸稈量不變時，隨著ρ〔Cr(Ⅵ)〕的增加，小麥秸稈表面的吸附位逐漸被Cr(Ⅵ)占據(jù).

Langmuir，F(xiàn)reundlich及 Temkin方程是經(jīng)典的等溫吸附模型，該研究將試驗數(shù)據(jù)用這3個方程進行模擬，來描述物理吸附和化學吸附，以期求出不同ρ〔Cr(Ⅵ)〕下的吸附量，以幫助說明生物碳質(zhì)的吸附機制.結(jié)果如圖7和表2所示.

Langmuir方程屬于理論推導公式：

它假定：吸附是單分子層且吸附層中溶質(zhì)與溶劑是二維理想溶液，溶質(zhì)與溶劑分子的體積近似相等或有相同的吸附位;將溶質(zhì)的吸附看作是體相溶液中溶質(zhì)分子與吸附層中被吸附的溶劑分子交換的結(jié)果.

Freundlich是指數(shù)型吸附等溫線，屬于純經(jīng)驗公式：

它假定：吸附是可逆的且吸附過程仍為無限吸附量的吸附模式.

Temkin方程吸附過程中分子之間的吸附熱成線性降低：

圖6 溶液中Cr(Ⅵ)的平衡濃度與吸附量之間的關(guān)系Fig.6 Realationship between equilibrium concentrations of Cr(Ⅵ)and equilibrium uptake values

圖7 不同溫度下小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)的Langmuir，F(xiàn)reundlich和Temkin吸附等溫方程模擬結(jié)果Fig.7 Simulated results of Langmuir，F(xiàn)reundlich，Temkin isotherm for Cr(Ⅵ)sorption onto wheat straw at different temperatures

表2 不同溫度下Cr(Ⅵ)對小麥秸稈吸附的Langmuir，F(xiàn)reundlich和Temkin等溫吸附模型常數(shù)及相關(guān)性Table 2 Langmuir，F(xiàn)reundlich and Temkin model constants and correlation coefficients for Cr(Ⅵ)sorption onto wheat straw at different temperatures

式中，qe為平衡吸附量，mg/g;Ce為平衡質(zhì)量濃度，mg/L;qm為最大吸附量，mg/g;b，KF，n，A，B 為常數(shù).

比較3種吸附等溫模型，小麥秸稈的吸附均符合 Langmuir和 Freundlich吸附等溫式，但對Langmuir等溫方程的符合程度更好.Langmuir吸附等溫式是從動力學角度出發(fā)，通過一系列假設(shè)條件而推導出來的單分子層吸附公式.由于物理吸附往往發(fā)生多分子層吸附，而化學吸附則生成單分子層，因此小麥秸稈的吸附是以化學吸附為主.

2.7 紅外光譜分析

由圖8小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR譜圖可知，在3 437 cm-1處的峰為O—H的伸縮振動吸收峰，1 611 cm-1處的峰為═C O伸縮振動吸收峰，而在1 033 cm-1處為C—O伸縮振動吸收峰.吸附前后，小麥秸稈的特征峰強度發(fā)生變化，說明吸附過程中發(fā)生了部分氧化還原反應，但特征峰的位置沒有發(fā)生移動，也沒有新的特征峰出現(xiàn).如果吸附過程是物理吸附，則吸附后小麥秸稈中的特征峰會出現(xiàn)一定的偏移，若是單純的化學吸附，則會出現(xiàn)一些新的吸收峰.而這些現(xiàn)象在小麥秸稈吸附 Cr(Ⅵ)后的FTIR譜圖中并沒有出現(xiàn).這說明小麥秸稈對 Cr(Ⅵ)的吸附不是一個單純的物理或化學吸附過程.

圖8 小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR光譜Fig.8 FTIR spectras of wheat straw before and after Cr(Ⅵ)sorption

2.8 小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的SEM電鏡分析

由圖9中小麥秸稈吸附Cr(Ⅵ)前后的SEM照片可知，吸附Cr(Ⅵ)后的小麥秸稈殘渣表面變得粗糙，并且棱角變得較為模糊.這可能是由于吸附Cr(Ⅵ)后，小麥秸稈表面的化學官能團(如—OH等)與Cr(Ⅵ)在強酸環(huán)境中發(fā)生了氧化還原反應所致［22］.

圖9 吸附Cr(Ⅵ)前后小麥秸稈的SEM照片(400×)Fig.9 SEMpictures of wheat straw before and after Cr(Ⅵ)sorption(400×)

3 結(jié)論

a.當pH為1.0，溫度為50℃，固液比為40 g/L時，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附效果最好.在 pH=1.0，30℃，固液 比為 4 g/L條 件 下，當 初 始ρ〔Cr(Ⅵ)〕為 50，100 和 150 mg/L時，小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附平衡時間為6 h，飽和吸附量分別為6.281，11.942 和 13.981 mg/g.

b.小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附動力學符合準二級動力學方程，相關(guān)系數(shù)(R2)均顯著水平，吸附過程分為快速反應和慢速反應，反應主要為慢反應控制.

c.小麥秸稈對 Cr(Ⅵ)的吸附等溫線符合Langmuir方程，在30和45℃條件下的最大吸附量分別為17.091和17.790 mg/g.結(jié)合 FTIR譜圖和SEM圖片對其機理進行探討，推斷小麥秸稈對Cr(Ⅵ)的吸附不是單純的物理或化學吸附，但以化學吸附為主.

致謝：感謝中國科學院蘭州化學物理研究所提供的支持.

［1 ］ GARDEA-TORRESDEY J L，TIEMANN K J，ARMENDARIZ V，et al.Characterization of Cr(Ⅵ)binding and reduction to Cr(Ⅲ)by the agricultural by products of Avena monida(Oat)biomass［J］.J Hazard Materi，2000，80(1/2/3) ：175-188.

［2］ 陳林.生物吸附劑去除水中六價鉻的實驗研究［J］.浙江化工，2003，34(11)：25-27.

［3］ 藍磊，童張法，李仲民，等.改性膨潤土對廢水中六價鉻的吸附過程研究［J］.環(huán)境污染與防治，2005，27(5)：352-354.

［4］ CHANDRA SEKHA K，CHARY N S，KAMALA C T，et al.Fractionation studies and bioaccumulation of sediment-bound heavy metals in Kolleru lake by edible fish［J］.Environmental Internation，2004，29(7)：1001-1008.

［5］ BEGUMA，AMIN MN，KANECI S，et al.Selected elemental composition of the muscle tissue of three species of fish，Tilapia niltica，Cirrhina mrigala and Clarius batrachus，from the fresh water Dhanmondi Lake in Bangladesh［J］.Food Chemistry，2005，93(3)：439-443.

［6］ WANG W，LIU D H，JIANG W S，et al.Effects of plant growth in the soil polluted by chromium ［J］.Agro-Environmental Protection，2002，21(3)：257-259.

［7］ 徐衍忠，秦緒娜，劉祥紅，等.鉻污染及其生態(tài)效應［J］.環(huán)境科學與技術(shù)，2002，25(1)：8-10.

［8］ BRAJTER K，DABEK-ZLOTORZYNSKA E.Separation of metal ions on a modified aluminium oxide［J］.Talanta，1990，37(6)：613-618.

［9］ 陳維新.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993：87-88.

［10］ 江立文，馮秋平，萬金保.TiO2光催化還原廢水中重金屬離子的研究進展［J］.江西科學，2008，26(2)：270-273.

［11］ 劉定富，葛麗穎.選擇沉淀法分離電鍍廢水中銅和鎳的研究［J］.貴州化工，2008，33(3)：1-3.

［12］ 盧會霞，王建友，傅學起.EDI過程處理低濃度重金屬離子廢水的研究［J］.天津工業(yè)大學學報，2008，27(3)：15-18.

［13］ ROBINSON T，CHANDRAN B，NIGAMP.Removal of dyes from a synthetic textile dye effluents by biosorption on apple pomade and wheat straw［J］.Water Res，2002，36(11)：2824-2830.

［14］ SIVARAJ R，NAMASIVAYAMC，KADIRVELU K.Orange peel as an adsorbent in the removal of acid violet 17(acid dye)from aqueous solutions［J］.Waste Manage，2001，21(1)：105-110.

［15］ ANNADURAI G，JUANG R S，LEE D J.Use of cellulose-based wastes for adsorption of dyes from aqueous solutions［J］.JHazard Materi B，2002，92(3)：263-274.

［16］ MEYER V，CARLSSON F H H，OELLERMANN R A.Decolourization of textile effluent using a low-cost natural adsorbent material［R］.Washington DC：Water Science and Technology，1992：1205-1211.

［17］ POOTS V J P，MCKAY G，HEALY J J.The removal of acid dye from effluent using natural adsorbentsⅡ wood［J］.Water Res，1976，10(12)：1067-1070.

［18］ NASSAR MM.Intraparticle diffusion of basic red and basic yellow dyes on palm fruit bunch［J］.Water Sci Technol，1999，40(7)：133-139.

［19］ BHATTACHARYYA K G，SARMA A.Adsorption characteristics of the dye，Brilliant Green，on Neem leaf powder［J］.Dyes Pigments，2003，57(3)：211-222.

［20］ 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：346-349.

［21］ CHANDRA BABU N K，ASMA K，RAGHUPATHI A，et al.Screening of leather auxiliaries for their role in toxic hexavalent chromium formation in leather posing potential health hazards to the users［J］.Journal of Cleaner Prodction，2005，13(12)：1189-1195.

［22］ 李榮華，張增強，孟昭福，等.玉米秸稈對Cr(Ⅵ)的生物吸附及熱力學特征研究［J］.環(huán)境科學學報，2009，29(7)：1434-1441.

Adsorption Characteristics of Cr(Ⅵ)by Wheat Straw Including Kinetic and Thermodynamics Analysis

ZHANG Ji-yi，LIANG Li-ping，PU Li-jun，WANG Li-ping
College of Petrochemical Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China

The adsorption properties of wheat straw for Cr(Ⅵ)in aqueous solution were studied in order to explore the recyclability of wheat straw and to solve the pollution of chromium-contaminated wastewater.Effects of parameters including pH，wheat straw dosage，temperature，and initial concentration of Cr(Ⅵ)on the adsorption activity were investigated to determine the optimal conditions for removal of Cr(Ⅵ).The results showed that the removal rate could reach a maximum under p H of 1.0，temperature of 50 ℃ and solidfluid ratio of 40 g/L.Moreover，when initial concentrations of Cr(Ⅵ)were 50，100 and 150 mg/L，under p H of 1.0，temperature of 30 ℃ ，and solid-fluid ratio of 4 g/L，the adsorption reaction reached a balance in 6 h，and the saturation adsorption capacities of wheat straw for Cr(Ⅵ)were up to 6.281，11.942 and 13.981 mg/g，respectively.The adsorption reaction was consistent with a pseudosecond order kinetic equation，and the adsorption isotherm could be described well with the Langmuir equation.Also，combined with FTIR spectrogram and SEMimages，it was concluded that the main process of Cr(Ⅵ)adsorption by wheat straw was chemical adsorption.

wheat straw;Cr(Ⅵ);adsorption;kinetics;thermodynamics

X703.1

A

1001-6929(2010)12-1546-07

2010-06-13

2010-08-31

甘肅省自然科學基金項目(0809RJZA009);蘭州理工大學科研發(fā)展基金項目(SB05200410)

張繼義(1968-)，男，甘肅會寧人，副教授，博士，主要從事污染生態(tài)學及土壤污染控制研究，zhangjiyi@lut.cn.