花生殼改性吸附廢水中重金屬研究現(xiàn)狀*

馮玲玲 俞志敏, 衛(wèi)新來, 吳 克

(1.合肥學(xué)院 生物與環(huán)境工程系， 合肥 230601； 2.安徽省環(huán)境污染防治與生態(tài)修復(fù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 合肥 230601)

花生殼改性吸附廢水中重金屬研究現(xiàn)狀*

馮玲玲1俞志敏1,2衛(wèi)新來1,2吳 克2

(1.合肥學(xué)院 生物與環(huán)境工程系， 合肥 230601； 2.安徽省環(huán)境污染防治與生態(tài)修復(fù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 合肥 230601)

目前重金屬水污染問題受到人們極大的關(guān)注，花生殼吸附處理重金屬廢水具有廣闊應(yīng)用前景。文章結(jié)合目前國內(nèi)外研究進(jìn)展，綜述了活化改性、酸甲醛改性、酸改性、高錳酸鉀改性及生物改性等花生殼改性方法，探討溶液pH值、吸附溫度、吸附劑用量、吸附時(shí)間、重金屬離子初始濃度等因素對吸附過程的影響，分析了改性花生殼吸附重金屬離子的吸附機(jī)理、吸附模型及動力學(xué)熱力學(xué)參數(shù)，為花生殼資源化利用與農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬廢水方面的研究提供理論參考。

重金屬；改性花生殼；吸附；水處理

重金屬廢水一般是指化工、電子、礦冶、儀表和機(jī)械制造等工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的含重金屬的廢水。重金屬廢水對環(huán)境及人類的危害極大，眾所周知，日本的“水俁病”就是因含汞廢水污染環(huán)境后，在食物鏈的作用下所造成的[1]。重金屬具有殘留期長、不能生物降解等特征，若其通過食物進(jìn)入生物體內(nèi)并富集，將會破壞生物的新陳代謝，對人類健康和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]。重金屬污染正逐漸成為全球性問題，如何有效地分離和去除與環(huán)境相關(guān)的重金屬離子成為當(dāng)下研究者們關(guān)注的一項(xiàng)重要內(nèi)容[3]。

常規(guī)處理重金屬廢水的方法有吸附法、電解法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法、膜分離法、萃取法、蒸發(fā)濃縮法和活性炭與硅膠吸附法等[4]，但這些方法去除不徹底、能耗高、投資運(yùn)行成本高、而且可能會產(chǎn)生有毒污泥或其他廢料[5-6]。因此，尋求高效、價(jià)廉和來源廣的吸附劑材料成為當(dāng)前治理重金屬廢水的一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的工作。

我國是世界上重要的花生生產(chǎn)國，種植面積列印度之后，居世界第二位，總產(chǎn)量占世界花生產(chǎn)量的40%，居世界第一位[7]。在我國花生殼只有很少一部分用來制作粗飼料或燃料，其余大部分會被白白扔掉，造成了資源的極大浪費(fèi)，且對環(huán)境污染造成了一定的影響[8]。不少科研工作者對花生殼的開發(fā)利用進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)其可用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化工、輕工等多種領(lǐng)域，并有可觀的研究進(jìn)展[9]。

花生殼中含有大量的多酚類和纖維素類(圖1)物質(zhì)，對花生殼的吸附性能有很大的作用。在工業(yè)領(lǐng)域里，稍作處理可以用其吸附去除廢水中的重金屬離子。

而對于一些復(fù)雜、頑固的吸附對象，可以通過改性在花生殼表面引入作用力更強(qiáng)的活性基團(tuán)改善花生殼對重金屬離子的吸附能力[10]。改性制得的花生殼對于重金屬離子和殘存染料都有較好的脫除效果，可以加強(qiáng)其在處理重金屬離子廢水和印染行業(yè)廢水方面的應(yīng)用。

圖1 花生殼纖維素結(jié)構(gòu)式

因此，如何有效開發(fā)利用花生殼這一資源，是一項(xiàng)很有研究意義的重要課題。本文首先闡述了多種改性花生殼吸附重金屬的研究現(xiàn)狀和吸附機(jī)理，然后討論了吸附過程中的一些影響因素，以此為花生殼后期的綜合利用和重金屬廢水處理提供參考。

1 改性花生殼

1.1 花生殼活性炭

活性炭是一種具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)和大比表面積的多孔材料，對廢水中的重金屬具有很強(qiáng)的吸附效果。國內(nèi)外不少學(xué)者選用花生殼作為原料制備活性炭材料[11-12]。目前花生殼活性炭制備方法主要有物理活化法和化學(xué)活化法。其中物理活化法工藝簡單、污染小，但活化時(shí)間長、能耗大、生產(chǎn)成本較高，主要采用的活化劑有水蒸汽、CO2[13]；化學(xué)活化法的活化溫度相對較低，產(chǎn)品比表面積較高且孔隙均勻，但污染大，對設(shè)備要求高，主要采用的活化劑有ZnCl2、H3PO4、KOH[14]。

俞力家等[15]采用化學(xué)活化法活化花生殼制備活性炭，發(fā)現(xiàn)用H3PO4和ZnCl2活化劑的活化效果較好，而KOH和H2SO4的活化效果相對較差。Zeid等[16]研究發(fā)現(xiàn)用H3PO4活化花生殼制備氧化的和未氧化的兩類活性炭吸附去除Cr6+都有很好的效果，且這兩種活性炭比表面積都有增大，且其微孔體積大于中孔體積。李章良等[17]以ZnCl2為活化劑，采用微波加熱活化的方法制備花生殼活性炭。與花生殼相比，經(jīng)過微波熱解活化之后，花生殼原料中的酰胺類化合物被全部分解轉(zhuǎn)化，形成了無定型花生殼活性炭，制得的花生殼活性炭表面形態(tài)發(fā)生了明顯的變化，形成了孔徑大小不一的微孔孔隙結(jié)構(gòu)，表面變得更加粗糙，凹凸不平，說明活化劑的潤脹和脫水作用使得花生殼的表面形成了大量的微孔。李小燕等[18]同樣采用ZnCl2活化法，以微波為熱源制取花生殼活性炭吸附水中的U6+，考察了多項(xiàng)因素對吸附過程的影響，發(fā)現(xiàn)在最佳操作條件下，花生殼活性炭對U6+的吸附量為56.37 mg/g，去除效果比未活化的花生殼的效果好。

1.2 酸甲醛改性

花生殼中含有豐富的礦物質(zhì)、纖維素、脂肪類和多酚類物質(zhì)等[19]。直接用花生殼處理重金屬廢水時(shí)的出水會含有一定的色度，采用酸性甲醛(圖2)對花生殼進(jìn)行預(yù)處理后再用于處理重金屬廢水可以減小出水的色度[19]。呂慧峰等[20]分析研究了酸性甲醛改性花生殼吸附重金屬離子，發(fā)現(xiàn)改性后花生殼的等電點(diǎn)略有升高，吸附重金屬離子的有效官能團(tuán)大大增多，且改性過程中含有羧基、羥基、芳香環(huán)、C-O和C-O-C鍵的少量混合物被脫除，改性花生殼對重金屬離子的吸附性能大大提升。

圖2 酸化改性花生殼纖維素反應(yīng)式

國內(nèi)關(guān)于改性生物質(zhì)吸附去除廢水中的重金屬報(bào)道較多[21-22]，但其研究內(nèi)容大多是研究吸附劑用量、離子初始濃度、溶液pH值，吸附時(shí)間，吸附溫度等一些參數(shù)對吸附效果的影響，很少對吸附過程中的動力學(xué)、熱力學(xué)及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深層次研究。

宋應(yīng)華等[23]、李山等[24]都研究了酸甲醛改性花生殼對廢水中Pb2+的吸附情況。研究發(fā)現(xiàn)改性后的花生殼對Pb2+的吸附行為可以用偽二級動力學(xué)方程來描述，平衡吸附數(shù)據(jù)符合Langmuir等溫吸附方程，反應(yīng)為自發(fā)吸熱反應(yīng)，吸附過程中的主要速率控制步驟為顆粒內(nèi)擴(kuò)散過程，吸附作用以離子交換與絡(luò)合反應(yīng)為主。此外李山等[24]同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)以酸甲醛為改性劑制備的花生殼吸附劑，對Cr6+的吸附作用以靜電引力為主，其吸附行為符合Freun-dlich吸附等溫方程，吸附過程符合偽二級動力模型。且二者研究都認(rèn)為其對Pb2+的吸附是一個(gè)自發(fā)的吸熱過程。

而Olguín 等[25]研究用甲醛及甲醛-鐵改性花生殼吸附廢水中Cr6+發(fā)現(xiàn)其對Cr6+的吸附是一個(gè)非自發(fā)的放熱過程，且pH對兩種改性方法的影響極大。其甲醛-鐵改性花生殼吸附Cr6+在pH=2時(shí)符合Freundlich吸附等溫方程，在pH=6時(shí)符合Langmuir等溫吸附方程。

1.3 酸改性

酸改性就是將原材料直接放置酸溶液中進(jìn)行浸泡，破壞其木質(zhì)素的致密結(jié)構(gòu)，提高其孔隙度，從而暴露出更多的活性基團(tuán)的一種改性手段。例如張慶芳等[26]使用磷酸浸泡花生殼和玉米芯后洗凈烘干，其中磷酸改性后得到的花生殼對廢水中的Cr6+吸附去除率可達(dá)99%以上。黃文鵬等[27]采用檸檬酸對花生殼進(jìn)行改性，之后用于吸附的效果也有所提高。據(jù)報(bào)道用不同的酸預(yù)處理改性花生殼吸附廢水中的重金屬效果也不相同，其酸改性花生殼對Cr6+的吸附率的大小排序?yàn)?硝酸改性>鹽酸改性>未改性[28]。劉智峰等[29]研究了用磷酸溶液對花生殼進(jìn)行改性處理，改性花生殼對含Cr6+廢水的吸附性能也明顯高于未改性花生殼。

1.4 高錳酸鉀改性

KMnO4具有強(qiáng)氧化性，花生殼及其表面結(jié)合的有機(jī)官能團(tuán)(如碳碳雙鍵、羥基等)有還原性，在一定反應(yīng)狀態(tài)下發(fā)生氧化還原反應(yīng)(圖3)。

圖3 氧化改性花生殼纖維素反應(yīng)式

有研究表明，經(jīng)高錳酸鉀改性后的花生殼表面生成MnO2且?guī)ж?fù)電荷[30]，該表面生成的MnO2對Cr6+和Pb2+的吸附起到一定的作用。林芳芳等[8]用KMnO4改性花生殼對Cr6+和Pb2+的吸附機(jī)理進(jìn)行了初步探討，推斷得該吸附劑對Cr6+的吸附作用以靜電吸附為主，對Pb2+的吸附主要為絡(luò)合吸附。雷娟等[30]通過對吸附前后改性花生殼表征分析及研究離子強(qiáng)度對Cr6+和Pb2+吸附的影響表明，改性花生殼對Cr6+的吸附是通過外層絡(luò)合、離子交換和內(nèi)層絡(luò)合的聯(lián)合作用來進(jìn)行吸附的；對Pb2+的吸附主要是與改性花生殼上的O、N等活性基團(tuán)發(fā)生內(nèi)層絡(luò)合。對比林芳芳[9]、雷娟[30]二者的研究發(fā)現(xiàn)其對KMnO4改性花生殼吸附重金屬機(jī)理的探討結(jié)論相似。

1.5 生物改性

生物改性方法是利用生物體生長過程中的代謝作用或是生物酶類等的分解聚合等作用對材料進(jìn)行改性。農(nóng)林廢棄物材料等都可以作為微生物固態(tài)培養(yǎng)基質(zhì)，在培養(yǎng)過程中利用微生物對基質(zhì)的作用產(chǎn)生改性效果。

趙雅蘭[31]分別使用白腐真菌和漆酶生物對花生殼改性，對改性后的花生殼進(jìn)行表征及組分分析測定表明：用漆酶改性的花生殼表面的-C=O被氧化為-COOH，結(jié)晶度下降，表層致密結(jié)構(gòu)受到破壞，表面孔隙增多，改性效果明顯。而用白腐真菌改性花生殼時(shí)，花生殼表面的-OH活性增強(qiáng)，表面芳環(huán)等不飽和鍵結(jié)構(gòu)受到破壞，結(jié)晶度下降，漆酶改性產(chǎn)生的變化較白腐真菌改性的變化明顯。

改性花生殼的方法很多，除上述介紹的幾種方法外，國內(nèi)外學(xué)者也研究了其他改性花生殼的方法，如用EDTA改性[32]、福爾馬林和硫酸改性[33]、銀溶液改性[34]、以環(huán)氧氯丙烷為醚化劑，N,N-二甲基酰胺為溶劑，三亞乙基四胺為聯(lián)合劑等發(fā)生氨基化改性[35]、氨基酸及氯化鈉改性[36]、乙二胺改性[37]、利用吡啶、二甲胺及環(huán)氧氯丙烷，以N,N-二甲基酰胺為反應(yīng)介質(zhì)引入胺基基團(tuán)來改性花生殼[38]。

分析對比眾多改性方法發(fā)現(xiàn)，改性后的花生殼較未改性的花生殼吸附去除重金屬的效率高主要是因?yàn)椋男允沟没ㄉ鷼け砻娴睦w維素結(jié)構(gòu)被破壞，比表面積增大，孔隙率增大，吸附位點(diǎn)及表面活性基團(tuán)增多，增強(qiáng)了其與重金屬離子的相互作用。

2 影響吸附過程的因素

2.1 溶液pH

2.2 吸附溫度

吸附時(shí)的反應(yīng)溫度可以改變花生殼表面吸附基團(tuán)的物化性質(zhì)、吸附熱容和吸附熱力學(xué)等，從而影響花生殼對重金屬的吸附效果。一般隨著吸附溫度的升高，花生殼表面基團(tuán)活性增強(qiáng)，重金屬離子在水溶液中的運(yùn)動速度加快，活性基團(tuán)和金屬離子之間的相互作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致吸附能力增強(qiáng)。但若溫度過高時(shí)可能會產(chǎn)生相反的效果。因此針對不同吸附狀況，其適宜吸附溫度也各不相同，需根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)過程設(shè)定吸附溫度使得吸附效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

高立達(dá)等[41]研究酸化改性花生殼對重金屬Cr6+的吸附性能時(shí)發(fā)現(xiàn)此吸附是一個(gè)放熱過程。根據(jù)平衡移動原理可知，當(dāng)溫度升高，平衡朝解吸方向偏移，則Cr6+在花生殼表面的吸附量下降；繼續(xù)升溫，花生殼表面對Cr6+的吸附和脫附會達(dá)到動態(tài)平衡，此時(shí)吸附率將沒有明顯變化。AL-Othman等[42]用KOH處理花生殼制備活性炭吸附Cr6+，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：ΔH>0，ΔG<0，ΔS>0，且溫度越高ΔG絕對值越大，說明花生殼活性炭吸附Cr6+的過程是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程。張?jiān)倮萚43]以花生殼為生物吸附劑，通過實(shí)驗(yàn)研究了花生殼對Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cr6+、Ni2+五種金屬離子的動力學(xué)和熱力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)花生殼對這五種金屬離子的吸附都是自發(fā)進(jìn)行的，升高溫度有利于吸附的進(jìn)行。

2.3 吸附劑用量

吸附劑用量對吸附率及最大吸附量也會產(chǎn)生非常重要的影響。當(dāng)溶液中重金屬離子的質(zhì)量濃度一定時(shí)，吸附劑投加量越大可利用的活性吸附位點(diǎn)就越多，重金屬離子與吸附劑上的活性位點(diǎn)結(jié)合機(jī)率增大，對重金屬離子吸附率就會增大。但當(dāng)其投加的吸附劑量增大到一定程度后反而不能被充分利用，產(chǎn)生了很多的空余吸附位點(diǎn)，會使得每單位吸附劑中吸附質(zhì)的量降低，吸附率反而會降低。

鐘璐[44]分別研究了花生殼對廢水中Cr6+的靜態(tài)吸附特性和動態(tài)吸附特性，研究表明無論是靜態(tài)吸附還是動態(tài)吸附，隨著花生殼用量的增加，吸附率會逐漸升高。靜態(tài)吸附時(shí)，當(dāng)花生殼用量為1.0 g時(shí)吸附率高達(dá)99.08%，但再增加用量吸附率趨于穩(wěn)定；動態(tài)吸附時(shí)，當(dāng)用量為5.0 g時(shí)，吸附率高達(dá)98.88%，吸附同樣趨于平衡。

2.4 吸附時(shí)間

吸附初期，溶液中重金屬離子的質(zhì)量濃度較高，濃度差較大，傳質(zhì)推動力大，且花生殼表面有大量的活性位點(diǎn)，此時(shí)吸附重金屬離子的速率較快；但是隨著吸附的進(jìn)行，溶液中重金屬離子濃度減小，花生殼表面的位點(diǎn)也減少，吸附阻力增大，此時(shí)吸附率會隨著吸附時(shí)間的增加變緩直至達(dá)到平衡[45]。程啟明等[46]探討了花生殼與花生殼生物炭對鎘離子的吸附性能。推測得吸附初期，吸附處于動態(tài)吸附的正向吸附，吸附后期，正向吸附速率減小，因此，隨著時(shí)間的延長吸附量下降，直到解吸速率與吸附速率相等即達(dá)到動態(tài)平衡。閆旭等[47]通過對花生殼吸附溶液中六價(jià)鉻Cr6+的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，花生殼對Cr6+的吸附去除率也隨著吸附時(shí)間的延長先逐漸升高最后達(dá)到吸附平衡。

2.5 重金屬離子初始濃度

在保證其他各參數(shù)最優(yōu)時(shí)，重金屬離子的吸附率會隨著重金屬離子初始濃度的增加而增大。但是增大到一定程度后，吸附劑表面吸附位點(diǎn)達(dá)到飽和則吸附率將不再增加。付瑞娟等[48]用花生殼活性炭對溶液中Cr6+和Ni2+進(jìn)行了吸附研究，發(fā)現(xiàn)隨著金屬離子初始濃度的增大，花生殼活性炭對兩種重金屬離子的吸附率均呈現(xiàn)了不斷下降的趨勢。趙二勞等[49]研究了花生殼對溶液中Cr6+的吸附特性，發(fā)現(xiàn)溶液Cr6+初始度對花生殼吸附Cr6+有較大影響，其吸附率也隨溶液中Cr6+初始濃度的增大而下降。

綜合分析上述各影響因素發(fā)現(xiàn)，各因素對于吸附過程都有一個(gè)逐漸變化的過程。在保持其他實(shí)驗(yàn)條件一定的情況下，按一定比例改變某一影響因素的數(shù)值，改性花生殼對重金屬的吸附率都呈現(xiàn)出先升高，達(dá)到吸附平衡時(shí)吸附率不再上升，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)下降的情況。表1為研究頗多的一些重金屬離子較好的工藝條件。

吸附過程中的這些影響因素主要通過影響溶液中重金屬離子的存在狀態(tài)、化學(xué)特性及花生殼表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)，從而影響了重金屬離子與花生殼表面活性基團(tuán)的相互作用力。因此對于不同重金屬離子的吸附研究，根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)情況來選擇合適的工藝條件，增強(qiáng)花生殼及改性花生殼對重金屬離子的吸附效果。

表1 吸附重金屬離子影響因素綜合表

3 吸附過的重金屬廢渣處理

雷娟等[30]就改性花生殼對Cd2+及Pb2+的吸附機(jī)理進(jìn)行了研究，在研究前期過程中考察了改性花生殼吸附重金屬的效果，之后又研究了用5種解吸液對吸附過后的花生殼殘?jiān)M(jìn)行解吸，研究其對重金屬的解吸效果及機(jī)理，對資源充分循環(huán)利用。劉光全等[54]研究了用固定床吸附飽和鈣離子之后的殘?jiān)肗aOH及NaCl進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)，檢測再生液中鈣離子的濃度考察解吸過程中鈉離子鈣離子的交換速率。趙梅青等[56]研究了用HCl溶液解吸吸附后的改性花生殼活性炭殘?jiān)?，發(fā)現(xiàn)KMnO4的改性在提高了活性炭吸附能力的同時(shí)也改善了活性炭吸附重金屬離子后的解吸再生性能，為之后的解吸研究提供了很好的理論基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與展望

通過對多種花生殼改性吸附重金屬離子的研究現(xiàn)狀分析，探討了改性花生殼吸附重金屬離子的吸附機(jī)理、吸附影響因素、吸附模型及動力學(xué)熱力學(xué)參數(shù)，為制備高效去除廢水中重金屬離子的花生殼吸附劑提供了很好的理論基礎(chǔ)。近年來，我國的重金屬污染已越來越嚴(yán)重，根據(jù)我國國情尋求適合的重金屬廢水治理方法迫在眉睫。我國的農(nóng)林資源豐富，利用農(nóng)林廢棄物處理重金屬廢水不僅效果好、成本低、來源廣、經(jīng)濟(jì)有效而且可以變廢為寶，有利于環(huán)境保護(hù)，具有廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)目前國內(nèi)外的研究結(jié)果分析，認(rèn)為今后農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬廢水的研究可以著重于以下幾個(gè)方面：

(1) 尋求更多、更有效的農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬廢水，可針對各種重金屬找出特定的最佳農(nóng)業(yè)廢棄物吸附劑；

(2) 目前國內(nèi)外的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室階段和實(shí)驗(yàn)因素的探討，為了能使其推廣于工業(yè)階段，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行中試，以掌握實(shí)際工業(yè)過程中所需的各項(xiàng)參數(shù)和投入成本；

(3) 加快開發(fā)農(nóng)林廢棄物的新品種及新功能，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

[1] 李創(chuàng)舉. 基于MCM-41功能化材料對廢水中銅離子的吸附研究[D]. 重慶：重慶大學(xué), 2010.

[2] 彭位華, 桂和榮. 國內(nèi)鐵氧體法處理重金屬廢水應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 水處理技術(shù), 2010, 36(5):22-27.

[3] 崔志新, 任慶凱, 艾勝書, 等. 重金屬廢水處理及回收的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010, 33(12): 375-377.

[4] 陳麗萍, 司秀榮, 李凌云. 磷酸活化活性炭對Cu2+的吸附特征研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2012, 20(2): 353-358.

[5] 柏松. 農(nóng)林廢棄物在重金屬廢水吸附處理中的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2014, 37(1): 94-98.

[6] 鄒照華, 何素芳, 韓彩蕓, 等. 重金屬廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 水處理技術(shù), 2010, 36(6): 17-21.

[7] 張文娟, 陳桂秋, 曾光明, 等. 新型高效改性材料在重金屬廢水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2010, 33(7): 155-160.

[8] 林芳芳. 改性花生殼對水中Cd2+和Pb2+的吸附特性研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué), 2011.

[9] 廖朝東. 花生殼的化工利用[J]. 化工技術(shù)與開發(fā), 2004, 33(2): 24-25.35.

[10] 龔正君, 張志鵬, 陳鈺. 改性花生殼對苯酚的吸附[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2012, 6(10): 3591-3596.

[11] AL-Othman Z A,Ali R,Naushad M. Hexavalent chromium removal from aqueous medium by activated carbon prepared from peanut shell: Adsorption kinetics, equilibrium and thermodynamic studies[J]. Chemical Engineering Journal，2012, 184: 238-247.

[12] Zhong Z Y,Yang Q,Li X M. Preparation of peanut hull-based activated carbon by microwave-induced phosphoric acid activation and its application in Remazol Brilliant Blue R adsorption[J]. Industrial Crops and Products，2012，37: 178-185.

[13] 王恩萱. 花生殼活性炭對六價(jià)鉻的吸附[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊, 2010, 29(1): 67-71.

[14] 婁梅生. 生物質(zhì)炭活性炭的制備及其對苯酚廢水吸附的研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué), 2013.

[15] 俞力家, 孫保帥, 王天貴. 花生殼制活性炭及其脫六價(jià)鉻研究[J]. 化學(xué)工程師, 2009, 167(8): 8-12.

[16] Zeid A, ALOthman·Mu, Naushad·Rahmat Ali. Kinetic, equilibrium isotherm and thermodynamic studies of Cr(VI) adsorption onto low-cost adsorbent developed from peanut shell activated with phosphoric acid[J]. Environ Sci Pollut Res, 2013，200: 3351-3365.

[17] 李章良, 崔芳芳, 楊茜麟, 等. 花生殼活性炭對水溶液中Cr(VI)的吸附性能[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014, 8(9): 3778-3784.

[18] 李小燕, 張明, 劉義保. 花生殼活性炭吸附溶液中的鈾[J]. 化工環(huán)保, 2013, 33(3): 202-205.

[19] 唐志華, 劉軍海. 改性花生殼捕集廢水中重金屬離子研究[J]. 糧油加工. 2009(7): 144-146.

[20] 呂慧峰, 翟建平, 李琴, 等. 酸性甲醛改性對花生殼吸附重金屬離子的影響[J]. 環(huán)境污染與防治, 2007, 29(11): 837-840.

[21] 魯秀國, 鐘璐, 孟峰. 農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼對廢水中Cr(VI)的靜態(tài)吸附特性研究[J]. 邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2011, 28(1): 35-39.

[22] 孫小梅, 劉勇, 李步海. 改性花生殼粉對Mn2+的吸附[J]. 中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009, 28(4): 23-27.

[23] 宋應(yīng)華, 張維向. 甲醛改性花生殼吸附水中Cu(II)的研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(3): 527-565.

[24] 李山. 改性花生殼對水中重金屬離子和染料的吸附特性研究[D]. 西安：西北大學(xué), 2009.

[25] M.T.Olguín·H. López-González· J. Serrano-Gómez. Hexavalent Chromium Removal From Aqueous Solutions by Fe-Modified Peanut Husk[J]. Water Air Soil Pollut , 2013:，224:1654-1659.

[26] 張慶芳, 朱宇斌, 李金平, 等. 改性花生殼和改性玉米芯吸附重金屬的對比實(shí)驗(yàn)研究[J]. 花生學(xué)報(bào). 2009, 38(2): 6-10.

[27] 黃文鵬, 趙雪, 安平平. 花生殼對水體中陽離子染料的吸附研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2010(6): 3-4.

[28] 趙暉, 廖雄, 周子強(qiáng), 等. 改性農(nóng)業(yè)廢棄物花生殼對含鉻重金屬廢水的吸附處理[J]. 應(yīng)用化工, 2011, 40(10): 1741-1744.

[29] 劉智峰, 李旭. 改性花生殼吸附廢水中Cr(VI)條件的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 38(29): 16498-16500.

[30] 雷娟, 易筱筠, 楊琛, 等. 改性花生殼對Cd(II)和Pb(II)的吸附機(jī)理[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014, 8(5): 1775-1783.

[31] 趙雅蘭. 生物改性花生殼材料的制備及其對Cd2+的吸附性能研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué), 2013.

[32] Bhatnagar A, Sillanp?? M. Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment--A review [J]. Chemical engineering Journal, 2010, 157(2-3): 277-296.

[33] Li Q, Zhai J P, Zhang W Y, et al. Kinetic studies of adsorption of Pb(II), Cr(III) and Cu(II) from aqueous solution by sawdust and modified peanut husk [J]. Journal of Hazardous Materials, 2007, 141(1): 163-167.

[34] Dubey S P, Gopal K. Adsorption of chromium (VI) on low cost adsorbents derived from agricultural waste material: a comparative study [J]. Journal of Hazardous Materials, 2007, 145(3): 465-470.

[35] Yue M, Zhang M, Liu B, et al. Characteristics of Amine Surfactant Modified Peanut Shell and Its Sorption Property for Cr(VI)[J]. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2013, 21(11) : 1260-1268 .

[36] OuYang X K,Yang L P, Zheng S W. Adsorption of Pb(II) from solution using Peanut shell as biosorbent in the presence of amino acid and sodium chloride[J]. BioResources, 2014, 9(2): 2446-2458.

[37] Ding Z H，Yu R，Hu X, et al. Graft copolymerization of epichlorohydrin and ethylenediamine onto cellulose derived from agricultural by-products for adsorption of Pb(II) in aqueous solution [J]. Cellulose, 2014(21): 1459-1469.

[38] 龔正君, 周文波, 陳鈺. 花生殼活性炭對水中熒光素鈉的吸附及動力學(xué)[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2013, 7(1): 221-225.

[39] 周雋, 翟建平, 呂慧峰, 等. 木屑和花生殼吸附去除水溶液中Cr3+的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2006, 7(1): 122-125.

[40] 楊國棟. 花生殼吸附水中Cr6+的研究[J]. 離子交換與吸附, 2012, 28(4): 369-374.

[41] 高立達(dá), 曹林毅, 王姍姍, 等. 改性花生殼對重金屬Cr(VI)的吸附性能研究[J]. 西安科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(5): 585-590.

[42] AL-Othman Z A, Ali R, Naushad M. Hexavalent chromium removal from aqueous medium by activated carbon prepared from peanut shell: Adsorption kinetics, equilibrium and thermodynamic studies [J]. Chemical Engineering Journal, 2012(184): 238-247.

[43] 張?jiān)倮? 況群, 賈曉珊. 花生殼吸附Pb2+、Cu2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+的動力學(xué)和熱力學(xué)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2010, 19(12): 2973-2977.

[44] 鐘璐. 核桃殼與花生殼對模擬廢水中Cr ( VI)的吸附特性研究[D]. 南昌：華東交通大學(xué), 2012.

[45] 錢翌. 以花生殼為生物吸附劑去除廢水中重金屬的研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013, 29(35): 293-299.

[46] 程啟明 ,黃青, 劉英杰, 等. 花生殼與花生殼生物炭對鎘離子吸附性能研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 33(10): 2022-2029.

[47] 閆旭, 李亞峰, 胡朝宇, 等. 花生殼對含Cr(Ⅵ)廢水的吸附試驗(yàn)研究[J]. 遼寧化工, 2011, 40(3): 230-233.

[48] 付瑞娟, 薛文平, 馬春, 等. 花生殼活性炭對溶液中Cu2+和Ni2+的吸附性能[J]. 大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28(3): 200-203.

[49] 趙二勞, 張秀玲, 白建華, 等. 花生殼對Cu(Ⅱ)的吸附特性[J]. 材料保護(hù), 2014, 47(7): 69-71.

[50] Witek-Krowiak A, Szafran R G, Modelski S. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions onto peanut shell a low-cost biosorbent[J]. Desalination, 2011: 126-134/ 265.

[51] 宋娟娟. 農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物吸附廢水中Cr6+、Cu2+的研究[D]. 長沙：湖南大學(xué), 2010.

[52] 張帆, 李琛. 改性花生殼對Pb2+吸附效果實(shí)驗(yàn)研究[J]. 科技信息, 2011(22): 370-371.

[53] Liu Y,Sun X M,Li B H. Adsorption of Hg2+ and Cd2+ by ethylenediamine modified peanut shells[J].Cellulose，2014，21:1459-1469.

[54] 劉光全, 張華, 吳百春. 改性花生殼粉對鈣離子的吸附特性研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2011(12): 2733-2738.

[55] 王曉卉, 俞亭超,李聰, 等. 高錳酸鉀改性活性炭對水中Sb(Ⅲ)的吸附[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2012, 46(11): 2028-2034/2067.

[56] 趙梅青, 馬子川, 張立艷, 等. 高錳酸鉀改性對顆粒活性炭吸附Cu2+的影響[J]. 金屬礦山, 2008，11: 110-113.

Progress in adsorption of heavy metal from wastewater by modified peanut shells

Feng Lingling1, Yu Zhimin1,2, Wei Xinlai1,2, Wu Ke2

(1. Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei 230601，China；2. Collaborative Innovation Center for Environmental Pollution Prevention and Ecological Remediation of Anhui Province, Hefei 230601, China)

currently, water pollution by heavy metals has attracted much attention, and using peanut shell to adsorb heavy metals from wastewater is prospective in application. In this paper, we have reviewed the modification methods for peanut shell, including activation modification, acid formaldehyde, acid, and potassium permanganate and biological modification, based on relevant research progress both at home and abroad. We have also discussed factors affecting the adsorption process such as solution pH, adsorption temperature, adsorbent dosage, adsorption time, and initial concentration of heavy metal ions, and analyzed adsorption mechanism, adsorption model, adsorption kinetics and thermodynamic parameters. The results of the study can serve as theoretical reference for the further research on recycling of peanut shell and on the treatment of heavy metals polluted water using agricultural wastes.

heavy metal; modified peanut shells; adsorption; water treatment

* 2013年度合肥學(xué)院人才科研基金(13RC05)；合肥學(xué)院科研發(fā)展基金一般項(xiàng)目(14KY07ZR)；合肥學(xué)院院級重點(diǎn)學(xué)科項(xiàng)目(2014xk01)

2015-04-10； 2015-05-04修回

馮玲玲，女，1992年生，碩士研究生，研究方向：固廢熱處理與生物質(zhì)資源化。Email：flling2015@163.com

俞志敏，男，1964年生，教授，研究方向：環(huán)境工程。Email：yuzhimin@hfuu.edu.cn

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