H3 PO4改性柠檬渣的吸附性能与表征研究.pdfVIP

书沈王庆，雷　阳．Ｈ３ＰＯ４改性柠檬渣的吸附性能与表征研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０１６，４４（３）：３７６－３８０． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１６．０３．１０５ Ｈ３ＰＯ４ 改性柠檬渣的吸附性能与表征研究 沈王庆，雷　阳 （内江师范学院化学化工学院／果类废弃物资源化四川省高等学校重点实验室，四川内江 ６４１１００） 　　摘要：为了研究柠檬渣化学改性后的吸附性能，利用１０％的 Ｈ３ＰＯ４对其进行了改性。测量了改性前后柠檬渣对 Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和 Ｃｒ６＋的吸附率，并测定了柠檬渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构（ＢＥＴ）；利用差热分析（ＴＧ－ ＤＴＡ）、红外光谱（ＩＲ）、紫外光谱（ＵＶ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和能谱（ＥＤＳ）对柠檬渣进行了表征。 改性后的柠檬渣对 Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和 Ｃｒ６＋的吸附率比预处理后的柠檬渣都有明显的增加，且对 Ｐｂ２＋的吸附效果最好，吸 附率为８８．６８％，但吸附的Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和Ｃｒ２＋的质量与柠檬渣的总质量的比值不高。柠檬渣在活化前后孔容、孔径、比 表面积和碘吸附值变化不大，但灰分率减少了近７０％，活化后的柠檬渣几乎都是中孔。柠檬渣为非晶型结构，改性前 后并没改变柠檬渣的基本框架。活化和吸附 Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋和 Ｃｒ６＋样品的强吸热峰和强放热峰所对应的温度均不相同。 　　关键词：柠檬渣；吸附；改性；表征；重金属 　　中图分类号：Ｘ７０３　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１６）０３－０３７６－０５ 收稿日期：２０１５－１１－０７ 基金项目：四川省教育厅重点项目（编号：１３ＺＡ０００２）。 作者简介：沈王庆（１９７４—），男，安徽望江人，副教授，主要从事化工 工艺等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｑｗ７４１８＠１６３．ｃｏｍ。 　　我国是水资源短缺和污染严重的国家之一，目前重金属 离子排放到环境中的量依然很大，在某些区域排放量还在增 加［１］。在重金属的污染问题中，铜、铅、铬及其化合物已成为 污水中的重要污染源而备受人们关注，在环保、卫生、食品等 部门世界各国均有严格的法规限制其允许量［２］。 传统的重金属污水处理方法主要有化学法、物理化学法 和生物法。采用常规的化学、物理化学方法处理废水都将产 生污染转移，对于大流域、低浓度的污染废水难以处理，而且 传统的处理方法往往具有成本高、价格昂贵、再生困难、产生 二次污染等缺点［３－６］。因此现在人们正在大量研究便宜、有 效的生物吸附剂，比如苹果渣、香蕉皮、橘子渣。生物吸附剂 的来源广泛，许多是工业、农业及林业的废弃物，因其材料易 得，价格低廉，选择性好，不产生二次污染等优点而受到人们 的青睐，因而在重金属废水处理中有良好的应用前景，而且也 有利于我国农林废弃物的综合开发利用，同时对环境和社会 都有良好的效益［７－１４］。然而由于植物材料溶于水会释放出 水溶性有机物，所以应用未处理的植物废弃物作为吸附剂会 带来吸附容量低、高化学需氧量（ＣＯＤ）、高生物化工需求 （ＢＯＤ）以及高有机碳（ＴＯＣ），ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣ的增加将会导 致水中严重缺氧而影响到水生生物，所以在使用生物质吸附 废水中的重金属时应该先处理或者改性［１５－１７］。 柠檬是仅次于橘子和柑橘的栽培柑橘属果树，世界年产 量达４２万 ｔ。世界上重要的加工柠檬产品的国家分别是阿根 廷、意大利、西班牙、美国、墨西哥，在２００７年全世界加工柠檬 的总量约２１．３万ｔ，相应产生１２万ｔ柠檬渣［１８］。目前柠檬渣 基本上被填埋，严重污染环境。柠檬渣含有纤维素、半纤维素 等，是制备绿色水处理剂的优良原料，Ｍａｒíｎ－Ｒａｎｇｅｌ等［１９］和 冉敬等［２０］分别研究了利用 ＦｅＣｌ３和 Ｈ２ＳＯ４改性柠檬渣吸附 Ａｓ（Ⅴ）和 Ｃｒ（Ⅵ），试验结果均表明改性柠檬渣吸附效果优 良。以柠檬渣制取水处理剂可以达到“以废治废”的目的。 本试验以１０％ Ｈ３ＰＯ４对柠檬渣进行改性，分别研究了对 废水中 Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｃｒ６＋３种离子的吸附效果，并研究了柠檬 渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构（ＢＥＴ）；利用差热分 析、红外光谱（ＩＲ）、紫外光谱（ＵＶ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、扫 描电镜（ＳＥＭ）和能谱（ＥＤＳ）对柠檬渣进行了表征。 １　材料与方法 １．１　主要仪器和试剂 主要试验仪器：热分析仪（北京恒久科学仪器厂）；７２３Ｃ 可见分光光度计（上海精密仪器仪表有限公司）；ＴＵ－１９５０ 紫外分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）； ＴＪ２７０－３０红外分光光度计（天津市光学仪器厂）；ＡＡ７０００原 子吸收分光光度计（日本岛津）；ＱｕａｎｔａｃｕｒｏｍｅＡｕｔｏｓｏｒｂｉＱ２全 自动比表面和孔径分布分析仪（美国康塔仪器公司