用于废水中重金属吸附的核桃壳吸附剂制备方法研究进展

第33卷第4期2014年12月延安大学学报(自然科学版)JournalofYananUniversity(NaturalScienceEdition)V01．33No．4Dec．2014DOI：10．3969／J．ISSN．1004—602X．2014．04．069用于废水中重金属吸附的核桃壳吸附剂制备方法研究进展张永涛，张枭明，秦博妮，夏萌，闫宇航(延安大学石油与环境工程学院，陕西延安716000)摘要：核桃壳因其具有木质素含量高、质地坚硬且多微孔、有巨大比表面积、产生周期短及产量大、廉价等特点，常被用作去除废水中重金属离子高效的吸附剂。以核桃壳吸附剂制备及应用于废水中重金属离子吸附研究的近5年相关文献为基础，综述了核桃壳的吸附剂的类别和制备方法的研究进展，并指出了对含重金属废水核桃壳吸附处理技术研究的挑战和工业应用的发展方向。研究结果可为核桃壳的资源化利用及工业废水的净化处理提供技术参考。关键词：核桃壳；吸附剂；吸附；重金属离子中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1004—602X(2014)04—0069—05目前，可用于去除工业废水中重金属离子的方法有化学沉淀、离子交换、电解、吸附、膜分离和基因工程等物理、化学和生物方法¨J。吸附法始终被国内外众多学者认为是去除废水中重金属的高效且经济的方法，尤其适用于对含低浓度重金属废水(小于100ppm)的治理B’33。近些年国内外研究的热点主要是利用天然的材料作为吸附剂，其中最主要的是农林副产品中的生物质废弃物H“J。农林业生物质废弃物处理重金属具有原料广泛易得、价格低廉、处理方法简便、设备投资少、操作费用低、吸附效率高、产泥量少等优点。常见的农林废弃物如玉米芯、玉米秆、核桃壳、花生壳、稻草、杉树皮等，直接可用作吸附剂或者经活化、炭化改性处理后获得结构致密、多微孔的炭基材料一J，这种材料具有巨大的比表面积和良好的吸附性能，对废水中的一种或多种重金属离子具有独特的吸附去除作用。实现了农林废物的资源化利用，达到了变废为宝、以废治废的目的。本文拟对目前国内外以核桃壳作为原料制备核桃壳吸附剂的方法进行了归纳、分析和总结，并对核桃壳的应用趋势进行了展望。研究结果可为含重金属废水的高效处理及核桃壳的资源化利用提供一定的理论基础和技术支撑。1核桃壳吸附剂的制备1．1用作直接吸附的核桃壳粉吸附剂的制备方法核桃壳直接吸附是将核桃壳通过预处理过程后形成一定粒径的核桃壳粉，然后直接用于吸附废水中重金属离子的方法。核桃壳粉吸附剂的制备及吸附使用流程可见图1所示。图1核桃壳直接吸附的处理流程近5年，国内外有关核桃壳直接吸附的研究主要集中在对核桃壳经简单预处理后获得不同粒径下收稿日期：2014—09—20基金项目：国家级大学生创新训练计划项目(201310719016)；延安大学校内基金项目(YD2010—24)；陕西省高水平大学建设专项资金资助项目(2013SXTS03)作者简介：张永涛(1980一)，男，陕西宝鸡人，延安大学讲师，在读博士研究生。万方数据70的核桃壳粉对水体中重金属进行静态吸附。依据吸附量(率)的高低来衡量核桃壳粉的预处理措施的优劣。AhmadNaumanShahSaqib∞1等将核桃壳破碎至一定粒径，水洗除尘、脱色和剔除杂质后烘干备用。发现在20℃，初始pH为10～11，100Ixg·L。1As3+溶液中按照20斗g·L。1的吸附剂投加量进行吸附40min，As3+的去除率可达88％。KazmiM．等归1将核桃壳通过预处理过程得到小于80目核桃壳粉，通过f3IR分析出核桃壳粉中羧酸是参与去除cu2+离子的主要官能团，Cu2+去除率为53．98％。N．GamzeTuran等¨刨取新鲜核桃壳经水洗去除后于373K干燥24h，磨碎至平均粒径为0．5mm后分别对Cu2+、zn2+离子进行了吸附，得到最大吸附量为21．28mg·g～、25．7mg·g～。Almasi等¨刈将核桃壳处理成70～150斗m的粉末，再将该粉末用盐酸(0．1mg·L。1)、氢氧化钠(0．1mg·L。1)溶液依次洗涤，所制备的粉末用水反复清洗多次后烘干备用。结果表明在25。C，初始pH为5，20mg·L。1Cd2+溶液中按照20g·L一的吸附剂投加量进行吸附30min，核桃壳粉对Cd2+的最大吸附量11．6g·kg～，同样条件下对Pb2+最大吸附量为32．0g·kg～。钟璐等[121利用核桃壳粉对水体中的Cr6+吸附也做了系统研究，在静态和动态吸附试验中，分别获得了98．68％和98．88％的去除率。李荣华等¨副用去离子水洗去核桃经去瓤留壳中的浮沉，经105℃烘干后粉碎并过60目吸附去除Cr6+。结果表明在初始pH为1．0，50mL50mg·L‘1的Cr6+溶液中加入0．5g核桃壳粉时，Cr6+的去除可达95．