利用農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬污染水體的試驗

覃勇榮， 盤芳麗， 韋麗鳳， 羅志勇， 嚴海杰

(河池學(xué)院　化學(xué)與生物工程學(xué)院， 廣西　宜州　546300)

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利用農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬污染水體的試驗

覃勇榮， 盤芳麗， 韋麗鳳， 羅志勇， 嚴海杰

(河池學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院， 廣西宜州546300)

利用香蕉皮、菌糠、桑桿、甘蔗渣等當?shù)爻Ｒ姷霓r(nóng)業(yè)廢棄物，通過振蕩吸附的方法，研究其在吸附時間、pH、吸附材料投入量、粒徑以及重金屬離子起始濃度不同的人工模擬廢水中，處理Cu2+、Pb2+污染水體的可行性及最佳吸附條件。結(jié)果表明：①香蕉皮、菌糠、桑桿、甘蔗渣對Cu2+、Pb2+污染的水體均具有一定的吸附作用。②不同吸附材料對Cu2+吸附的最佳時間、pH、吸附材料投入量、重金屬離子起始濃度以及粒徑分別為：香蕉皮，2.5 h、2、6 g/L、5 μg/mL、60目；桑桿，2.5 h、3、2 g/L、20 μg/mL、40目；菌糠，2 h、2～5、2 g/L、30 μg/mL、100目；甘蔗渣，2 h、2～3、8 g/L、10 μg/mL、100目。③對Pb2+的最佳吸附條件為依次為：香蕉皮，1.5 h、3～6、10 g/L、20 μg/mL、60目；桑桿，3 h、3、10 g/L、5 μg/mL、60～100目；菌糠，3 h、3～5、4 g/L、10 μg/mL、80目；甘蔗渣，1.5 h、4～6、4 g/L、10 μg/mL、20目。選用香蕉皮、菌糠、桑桿、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物處理重金屬污染水體，既可實現(xiàn)環(huán)境治理，又可實現(xiàn)資源的合理利用。

香蕉皮；菌糠；桑桿；甘蔗渣；農(nóng)業(yè)廢棄物；重金屬污染水體

隨著社會工業(yè)化的快速發(fā)展，重金屬污染問題日益突出[1]，已成為當今世界最嚴重的環(huán)境問題之一。其中，重金屬廢水是危害較大的污染物之一，其污染源主要分布在有色金屬冶煉、鋼鐵、礦業(yè)、金屬加工、電鍍、電解、染料、農(nóng)藥等行業(yè)。重金屬化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，本身不能自行分解，不易被微生物降解，具有很強的生理毒性和生物富集性，進入環(huán)境后，能通過食物鏈進入到人體內(nèi)，在人體內(nèi)不斷積累和放大，導(dǎo)致人體中毒，進而威脅人類的健康[2-5]，破壞生態(tài)平衡，影響經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。目前，常見的重金屬廢水處理方法有：化學(xué)法(化學(xué)沉淀法、氧化還原法)，物理法(吸附、離子交換、膜分離法、溶劑萃取法等)，生物法(植物修復(fù)法、動物修復(fù)法、微生物和藻類修復(fù)法)[6-9]等。這些方法在處理重金屬污染水體時都有一定的效果，但也存在一定的局限性。傳統(tǒng)的化學(xué)法和物理法雖然設(shè)備簡易，操作方便，效果較好，但是處理成本高，穩(wěn)定性不好，且容易對環(huán)境造成二次污染；生物法處理成本低，效益高，不會對環(huán)境造成二次污染，有利于改善生態(tài)環(huán)境，但生物法具有選擇性，只吸取或吸附污染水體中的一種或幾種重金屬，且處理周期長，波動性較大，重金屬濃度較高時會導(dǎo)致中毒[6]，因此也存在一些亟待解決的問題。

目前，利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為吸附材料處理重金屬污染水體，在國內(nèi)外引起廣泛的關(guān)注，一些學(xué)者利用茶葉廢渣[10]、稻草[11]、花生殼[12]、玉米秸稈[13]、甘蔗渣[14-15]、香蕉皮[16-17]、菌糠[18-19]等吸附重金屬，并取得了一定的研究成果。迄今為止，利用桑桿相關(guān)物料作為吸附劑處理重金屬污染水體的研究未見報道。

本研究依據(jù)成本低廉、操作簡便、技術(shù)可行、實用至上、環(huán)境友好的原則，選用當?shù)刎S富廉價的農(nóng)業(yè)廢棄物：甘蔗渣、香蕉皮、菌糠、桑桿，直接利用未經(jīng)改性的原材料作吸附劑，探究其處理重金屬污染水體的可行性，并研究其最佳吸附條件和吸附效果，旨在為當?shù)刂亟饘傥廴舅w的處理提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1主要儀器

101-2-BS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海躍進醫(yī)療器械廠)、AL204電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司)、艾柯DZG-303A純水儀(成都唐氏康寧科技發(fā)展有限公司)、FZ102微型植物粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司)、SHA-BA雙功能數(shù)顯恒溫震蕩儀(常州朗越儀器制造有限公司)、PHS-3C pH計(上海三信儀表廠)、AAS-7020型原子吸收光譜儀(北京東西分析儀器有限公司)、KY-1型Cu、Pb空心陰極燈(北京東西分析儀器有限公司)。

1.1.2主要試劑

硝酸鉛(天津市光復(fù)精細化工研究所)，氯化銅(天津市福晨化學(xué)試劑廠)，鹽酸、硝酸(西隴化工股份有限公司)，銅標準樣品(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，鉛標準樣品(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院)，以上試劑除特別說明外，均為分析純(AR)，所用水均為去離子水。

1.2實驗材料及處理

將香蕉皮、桑桿用去離子水洗凈，適度剪碎，置于80 ℃烘干至恒重，用微型植物粉碎機粉碎，分別過100、80、60、40、20目標準篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

將菌糠置于80 ℃烘干至恒重，用微型植物粉碎機粉碎，分別過100、80、60、40、20目標準篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

甘蔗渣去外皮，蔗髓煮沸40 min，用去離子水反復(fù)清洗，去除糖分，再置于80 ℃烘干至恒重，用微型植物粉碎機粉碎，分別過100、80、60、40、20目標準篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3實驗方法

1.3.1標準溶液的制備

將Cu、Pb標準儲備液稀釋至所需濃度，分別為0、0.4、0.8、1.6、2.0、3.0 μg/mL，采用原子吸收光譜法測定，Cu、Pb標準曲線及相關(guān)系數(shù)見表1。

表1　Cu、Pb元素的回歸方程及相關(guān)系數(shù)

1.3.2重金屬溶液的配制

將0.268 3 g的氯化銅溶解，定容至1 000 mL，即得到濃度為1 000 μg/mL的銅離子溶液，保存，備用。將0.159 8 g硝酸鉛溶解，定容至1 000 mL，即得到濃度為1 000 μg/mL的鉛離子溶液，保存，備用。

1.3.3Cu2+、Pb2+的吸附試驗

(1)將0.3 g的4種不同吸附材料(甘蔗渣、香蕉皮、菌糠、桑桿)分別加入到50 mL濃度為10 μg/mL，pH=5的重金屬離子Cu2+、Pb2+溶液中，室溫下置于150 r/min的搖床分別振蕩60 min、90 min、120 min、150 min、180 min，過濾，保存濾液。

(2)將0.3 g的4種不同吸附材料分別加入到50 mL濃度為10 μg/mL，pH值分別為2、3、4、5、6，的重金屬離子Cu2、Pb2+溶液中，室溫下置于150 r/min的搖床中，振蕩120 min，過濾，保存濾液。

(3)分別將0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g的4種不同吸附材料加入到50 mL濃度為10 μg/mL，pH=5的重金屬離子Cu2、Pb2+溶液中，室溫下置于150 r/min搖床中振蕩120 min，過濾，保存濾液。

(4)分別將0.3 g的4種不同吸附材料加入到50 mL pH=5濃度為5、10、15、20、30 μg/mL的重金屬離子Cu2、Pb2+溶液中，室溫下置于150 r/min搖床中振蕩120 min，過濾，保存濾液。

(5)分別將0.3 g粒徑為20、40、60、80、100目的4種不同吸附材料加入到50 mL濃度為10 μg/mL、pH=5的重金屬離子(Cu2、Pb2+)溶液中，室溫下，置于150 r/min搖床中振蕩120 min，過濾，保存濾液。

以上各種濾液中的重金屬離子含量，用原子吸收光譜法進行測定。

吸附率(%)=[(C0-C)/C0]×100%

吸附量(mg/g)=(C0-C)×V/W

其中C0和C分別為Cu2+、Pb2+離子的起始質(zhì)量濃度和最終質(zhì)量濃度(mg/L)，V為溶液體積(L)，W為吸附劑干重(g)。

1.4數(shù)據(jù)處理

實驗均設(shè)3次重復(fù)，結(jié)果取平均值，實驗數(shù)據(jù)的處理及相關(guān)分析使用Excel 2010、SPSS 20.0和Origin 8.0等數(shù)理統(tǒng)計軟件進行。用最小顯著差數(shù)法(LSD法)，進行多重比較的方差分析(α=0.01)。

2　結(jié)果與分析

在利用香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對人工模擬廢水中的重金屬離子Cu2+、Pb2+進行吸附試驗時，通過改變實驗的相關(guān)條件，并測定相應(yīng)吸附材料對Cu2+、Pb2+吸附的實驗數(shù)據(jù)，以便了解各種不同的吸附材料處理方式和實驗條件對重金屬離子Cu2+、Pb2+吸附效果的影響，結(jié)果見表2和表3。

2.1吸附時間對吸附效果的影響

從表2和表3可知，同一種農(nóng)業(yè)廢棄物對不同重金屬離子的吸附效果不同，并且有明顯差異；不同農(nóng)業(yè)廢棄物對同一種重金屬離子的吸附效果也有明顯差異。隨著吸附時間的增加，香蕉皮對Cu2+的吸附量增加，吸附率增大，于3 h達到最大值，其對Cu2+的吸附量和吸附率分別為1.33 mg/g和79.93%。菌糠相對于其他三種廢棄物對Cu2+的吸附量和吸附率最大，其最低吸附率和吸附量都分別達到97.66%，1.63 mg/g，且整體趨勢變化不大，于2 h達到最大值。桑桿和甘蔗渣的吸附率和吸附量都是呈下降→上升→下降趨勢，桑桿在2.5 h時吸附率和吸附量達到最大，分別為79.67%和1.33 mg/g。而甘蔗渣最佳吸附率和吸附量為2 h，分別為90.39%和1.51 mg/g。

根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Cu2+離子吸附最適時間宜選為2.5 h、2.5 h、2 h、2 h。

由表3可知，隨著吸附時間的增加，桑桿、菌糠和甘蔗渣對Pb2+的吸附量表現(xiàn)為上升→下降→上升，都在3 h時吸附率和吸附量達到最大值；而香蕉皮對Pb2+的吸附量表現(xiàn)為上升→下降→上升→下降，在2.5 h時吸附率和吸附量達到最大值，分別為94.74%，1.63 mg/g。根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Pb2+離子吸附效果的最適時間宜選為：2.5 h、3 h、3 h、3 h。

整體比較，四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+的吸附效果依次為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿；對Pb2+的吸附效果依次為：甘蔗渣>菌糠>香蕉皮>桑桿。

2.2pH對吸附效果的影響

由表2可知，在不同的pH條件下，香蕉皮對Cu2+的吸附有一定的波動，吸附效果隨著pH的增大而逐漸降低(最佳吸附效果為pH=2，吸附率和吸附量分別為87.07%，1.45 mg/g)，pH為2和3的吸附效果較好，并有顯著差異，但兩者的絕對量相差不大；當pH為4時吸附量明顯降低，pH為5和6時，吸附量趨于平穩(wěn)，且沒有顯著差異。桑桿在pH=2～3時，對Cu2+的吸附量迅速增大，而后逐漸下降，最后趨于平穩(wěn)，最佳吸附效果為pH=3，吸附率和吸附量分別為86.3%，1.34 mg/g。菌糠對Cu2+最佳吸附的pH范圍是2～5，吸附率都達到95%以上，吸附量都達到1.59 mg/g以上，pH=6時，吸附效果迅速下降。甘蔗渣對Cu2+的最佳吸附效果為pH=2和3，兩者沒有顯著差異，吸附率和吸附量都分別達到85%以上和1.4 mg/g，而后迅速下降。

根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Cu2+離子吸附效果最佳的pH分別為：2、3、2～5、2～3。

由表3可知，香蕉皮在pH=2～6時對Pb2+的吸附效果都很好，而在pH=3～6時吸附效果相對較好，且趨于平穩(wěn)，吸附率都達到96%以上，吸附量都高于1.6 mg/g。桑桿對Pb2+的吸附趨勢為先上升后下降，在pH=2時，吸附效果最差，而在pH=3時吸附效果最佳，吸附率和吸附量分別為95.92%和1.60 mg/g。菌糠對Cu2+最佳吸附效果的pH范圍為3～5，吸附率和吸附量分別都達到99.4%以上和1.66 mg/g以上，且沒有顯著差異。甘蔗渣對Pb2+的最佳吸附效果的pH范圍為4～6，在pH=6時達到最佳，吸附率和吸附量分別為99.25%和1.65 mg/g。

根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Pb2+離子吸附效益的最佳pH分別為：3、3～6、3～5、4～6。

四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+的吸附效果排序為：菌糠>香蕉皮>甘蔗渣>桑桿；對Pb2+的吸附效果依次為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿。

2.3吸附材料投入量對吸附效果的影響

由表2可見，隨著吸附材料投入量的增加，香蕉皮對Cu2+的吸附率逐漸增大，當投入量達到0.3 g后，對Cu2+的吸附即達到平衡狀態(tài)，吸附率達到81%以上。隨著投入量的增加，桑桿和菌糠對Cu2+的吸附均有不明顯的變化，但總體保持平衡，其最大吸附率分別為79.39%和95.98%。而甘蔗渣對Cu2+的吸附率，則隨投入量的增加而明顯增大，當投入量為0.4 g時，其吸附率達到最大值(85.63%)。隨著投入量的增加，香蕉皮和菌糠對Pb2+的吸附率逐漸上升，然后基本保持平衡狀態(tài)，其最大吸附率都達到96%以上。隨著投入量的增加，桑桿對Pb2+的吸附率總的趨勢是增大，其最大吸附率達到90.06%。甘蔗渣對Pb2+的吸附率較大，不同的投入量，吸附率均達到96%以上。

根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Cu2+離子吸附的最佳投入量分別為：0.3 g、0.1 g、0.1 g、0.4 g；對Pb2+離子吸附的最佳投入量分別為：0.5 g、0.5 g、0.2 g、0.2 g。

從總體情況看，在相同條件下，四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+的吸附效果依次為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿；對Pb2+的吸附效果依次為：甘蔗渣>菌糠>香蕉皮>桑桿。

2.4重金屬離子起始濃度對吸附效果的影響

由表2可知，隨著溶液中Cu2+濃度的增加，桑桿對Cu2+的吸附率變化不大，而菌糠對Cu2+的吸附率逐漸增加，且差異顯著，最大吸附率達到97.04%；香蕉皮和甘蔗渣對Cu2+的吸附率，隨Cu2+濃度的增加而呈下降趨勢，當溶液中的Cu2+濃度為5 μg/mL時，其吸附率最大，分別為89.55%和86.67%。

由表3可知，除香蕉皮外，隨溶液中Pb2+濃度的增加，其余三種吸附材料對Pb2+的吸附率呈下降的趨勢；除桑桿外，其余三種吸附材料的對Pb2+的吸附效果均比較好(最低吸附率>94%)，尤其是菌糠和甘蔗渣對溶液中Pb2+的吸附效果更好，低濃度時(Pb2+為5 μg/mL)，吸附率達到100%。

根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗的條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Cu2+離子吸附的最佳起始濃度分別為：5 μg/mL、20 μg/mL、30 μg/mL、10 μg/mL；對Pb2+離子吸附的最佳起始濃度分別為20 μg/mL、5 μg/mL、10 μg/mL、10 μg/mL。

整體比較，在此相同條件下，四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+的吸附效果依次為：菌糠>桑桿>香蕉皮>甘蔗渣；對Pb2+的吸附效果依次為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿。

2.5粒徑對吸附效果的影響

由表2可知，隨著粒徑減小，香蕉皮、桑桿、菌糠和甘蔗渣對Cu2+的吸附率和吸附量均逐漸增大，當粒徑為100目時，四種吸附劑對Cu2+的吸附效果均達到最大值。根據(jù)測定結(jié)果的差異顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Cu2+離子吸附的最佳粒徑分別為：60目、40目、100目、20目。

由表3可知，隨著粒徑的減小，桑桿和菌糠對Pb2+的吸附率逐漸增大，且前者差異明顯；香蕉皮對Pb2+的吸附先升后降，而甘蔗渣則呈下降的趨勢。根據(jù)測定結(jié)果差異的顯著性，并考慮經(jīng)濟效益，在此實驗條件下，香蕉皮、桑桿、菌糠、甘蔗渣對Pb2+離子吸附的最佳粒徑分別為：80目、80目、80目、20目。

總體比較，在此相同條件下，四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+的吸附效果排序為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿；Pb2+的吸附效果依次為：菌糠>香蕉皮>甘蔗渣>桑桿。

3　討論與結(jié)論

大量的相關(guān)研究結(jié)果表明，pH是影響重金屬離子吸附效果的重要因素[20]，pH會影響重金屬離子的存在形態(tài)和生物吸附材料官能團表面的結(jié)構(gòu)以及荷電情況[21]，不同生物吸附材料對不同重金屬離子的最佳吸附pH范圍不同[22]。通常情況下，pH越高，吸附材料對廢水中的重金屬離子去除效果越好[23-24]?？赡苁怯捎趐H較低時，大量的H+會與水體中的重金屬離子產(chǎn)生競爭吸附，pH較高時，一些離子會產(chǎn)生化學(xué)沉淀或形成配合物，因而影響吸附材料對重金屬離子的去除效果[25]。在本試驗中，桑桿和甘蔗渣對Cu2+吸附、以及香蕉皮對Pb2+吸附的最佳pH均比較低(pH 2～3)，與通常的研究結(jié)果有一定的差異，說明生物材料對水體中重金屬吸附的機制比較復(fù)雜，其原因有待進一步分析。

從表2和表3可見，隨著各種吸附材料投入量的增加，其對重金屬離子Cu2+和Pb2+的吸附量逐漸減小。類似的情況，相關(guān)文獻也有報道[26]。究其原因，可能是因為吸附材料投入量較多時，溶液中重金屬離子在吸附劑表面吸附較快，使得離子濃度降低，但吸附劑表面的吸附位置未達到吸附平衡，所以吸附材料投入量逐漸增加時，其對重金屬離子的吸附量也逐漸降低。

隨著溶液中Cu2+和Pb2+起始濃度的增加，各種吸附材料對重金屬離子的吸附量逐漸增加。這主要是因為金屬離子克服吸附體系中液相和固相對傳質(zhì)的阻力作用，離子起始濃度越大，提供給離子的傳質(zhì)驅(qū)動力就越大，使得金屬離子的吸附阻力越低，且又能增加金屬離子和吸附劑吸附位置接觸的概率，從而增大離子的吸附量。而離子的起始濃度較低時，吸附材料可利用的吸附單元和金屬離子的比值較大，所以吸附材料對金屬離子的吸附率高；當金屬離子起始濃度較高時，吸附材料可利用的吸附單元相對較少，不利于其對金屬離子的吸附，因而使得吸附率降低。

因為吸附材料的粒徑越小，其表面積越大，有效吸附單位越多，與溶液中金屬離子接觸的概率就越大，所以，粒徑較少的吸附材料對重金屬離子的吸附效果通常比較好。

本研究只是利用單一未經(jīng)改性的吸附材料，對人工模擬重金屬污染廢水中的某種重金屬離子進行吸附試驗，尚未涉及改性或復(fù)合吸附材料對單一或復(fù)合重金屬污染水體的吸附研究，后者的情況將更加復(fù)雜，其吸附效果如何，同種吸附材料改性前后對特定重金屬離子的吸附能力有何差異，諸多問題現(xiàn)在還不清楚，有待日后深入研究。

根據(jù)以上實驗結(jié)果及分析討論，可以初步得到以下結(jié)論：

(1)在未進行改性的情況下，香蕉皮、桑桿、菌糠和甘蔗渣對Cu2+和Pb2+均具有一定的吸附能力，但不同吸附材料對Cu2+和Pb2+的吸附能力有差異。

(2)不同吸附材料對重金屬離子的吸附條件有一定差異，綜合考慮吸附效果及經(jīng)濟成本，在實驗室常規(guī)條件下，對Cu2+吸附效果較好的工藝條件分別為：香蕉皮吸附時間2.5 h、pH=2、投入量6 g/L、Cu2+起始濃度5 μg/mL、粒徑60目；桑桿吸附時間2.5 h、pH=3、投入量2 g/L、Cu2+起始濃度20 μg/mL、粒徑40目；菌糠吸附時間2 h、pH=2～5、投入量2 g/L、Cu2+起始濃度30 μg/mL、粒徑100目；甘蔗渣吸附時間2 h、pH=2～3、投入量8 g/L、Cu2+起始濃度10 μg/mL、粒徑100目；對Pb2+吸附效果較好的工藝條件為：香蕉皮吸附時間1.5 h、pH=3～6、投入量10 g/L、Pb2+起始濃度20 μg/mL、粒徑60目；桑桿吸附時間3 h、pH=3、投入量10 g/L、Pb2+起始濃度5 μg/mL、粒徑60～100目；菌糠吸附時間3 h、pH=3～5、投入量4 g/L、Pb2+起始濃度10 μg/mL、粒徑80目；甘蔗渣吸附時間1.5 h、pH=4～6、投入量4 g/L、Pb2+起始濃度10 μg/mL、粒徑20目。

(3)綜合考慮各種吸附材料的吸附能力及相關(guān)因素，本試驗所用的四種農(nóng)業(yè)廢棄物對Cu2+、Pb2+吸附效果排序為：菌糠>甘蔗渣>香蕉皮>桑桿。

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[Key words]banana peels; fungus chaff; mulberry branches; sugarcane bagasses; agricultural wastes; water polluted by heavy metal

[責(zé)任編輯劉景平]

Experiment of Utilizing Agricultural Wastes to Treat Water Polluted by Heavy Metals

QIN Yong-rong, PAN Fang-li, WEI Li-feng, LUO Zhi-yong, YAN Hai-jie

(School of Chemistry and Biological Engineering, Hechi University, Yizhou, Guangxi 546300, China)

By the method of oscillation adsorption, common agricultural wastes such as banana peel, fungus chaff, mulberry branches and sugarcane bagasses were used as adsorbent materials to probe the feasibility and effects of the treatment of water polluted by heavy metal. The impacts of adsorption time, pH value, dosage of adsorbent, particle size of the material and the initial concentration of heavy metal ions in different artificial wastewater on Cu2+and Pb2+adsorption and its optimum adsorption conditions were studied. It was shown that four kinds of agricultural wastes had some ability for Cu2+and Pb2+adsorption in the polluted water. Under the same conditions, the effects of Cu2+and Pb2+adsorption by different materials had significant differences. The best adsorption conditions (including adsorption time, pH value, inputs of adsorbent, particle size of the material and the initial concentration of heavy metal ions) of the test for Cu2+were as follows respectively: banana peels: 2.5 h，2，6 g/L，5 μg/mL，60 mesh；mulberry branches: 2.5 h，3，2 g/L，20 μg/mL，40 mesh；fungus chaff： 2 h，2～5，2 g/L，30 μg/mL，100 mesh; sugarcane bagasses: 2 h, 2～3, 8 g/L, 10 μg/mL, 100 mesh. The best adsorption conditions of the test for Pb2+were as follows respectively: banana peels: 1.5 h, 3～6, 10 g/L, 20 μg/mL, 60 mesh；mulberry branches: 3 h, 3, 10 g/L, 5 μg/mL, 60～100 mesh; fungus chaff: 3 h, 3～5, 4 g/L, 10 μg/mL, 80 mesh; sugarcane bagasses: 1.5 h, 4～6, 4 g/L, 10 μg/mL, 20 mesh. Selecting and using agricultural wastes of banana peels, fungus chaff, mulberry branches and sugarcane bagasses as adsorbents to deal with water polluted by heavy metals, could achieve not only environmental management, but also rational utilization of resources.

X703.1；X522

A

1672-9021(2016)02-0008-09

覃勇榮(1963-)，男，廣西平南人，河池學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院教授，主要研究方向：桂西北巖溶地區(qū)生物資源開發(fā)利用與污染生態(tài)學(xué)。

廣西自然科學(xué)基金資助項目(2012GXNSFD053023)；廣西高校重點實驗室——桂西北特色資源研究與開發(fā)實驗室資助項目(桂教科研2010〔6〕號)；廣西校地校企共建高?？萍紕?chuàng)新平臺——桂西北地方資源保護與利用工程中心資助項目(桂教科研2012〔9〕號)；廣西教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項B類課題(2013B026)；桂西北重金屬污染防治協(xié)同創(chuàng)新中心資助項目(院科研〔2012〕11號)：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃立項課題(201410605048)。

2016-03-01