(译文)改性大豆筴皮吸附剂对Pb2+的生物吸附性能研究选编.docx

改性大豆筴皮吸附剂对Pb2+的生物吸附性能李嘉, 陈恩赞, 苏海佳, 谭天伟( 北京化工大学国家重点实验室的化学资源工程,中国北京 100029)摘要：本文研究的是改性大豆筴皮对Pb2+的吸附行为，它是利用在大豆加工行业作为原料使用，除去可溶性膳食纤维之后的大豆筴皮残留物，制备一种新的吸附剂——改性大豆筴皮。该吸附剂对Pb2+具有高效的吸附能力，高达20%的干吸附量。当Pb2+初始浓度为2000mg?L?1最大吸附量在达到217mg?g?1，这是相当于两倍的酵母吸附剂和三倍以上的壳聚糖吸附剂作用。对Pb2+吸附能力最佳的pH值是7。其他金属离子（如Ca2 +，Mg2 +和Na?+）在溶液中，对Pb2+的吸附作用不明显。经过5个周期的吸附之后，仍能保持对Pb2+80%的吸附量。与现有的各种商业树脂相比，改性大豆荚皮具有来源广、廉价易得以及能有效地从废水中吸附Pb2+的特点。关键词：吸附，Pb2+，大豆筴皮，解吸附，废水1简介工业过程（如电镀，冶金，印染等行业）产生的重金属污染（如Ag +，Cu2 +，Cr3 +，Pb2 +）一直威胁着环境和人类健康。传统的方法包括化学沉淀法，离子交换法和物理吸附法都可用来去除这些重金属离子，但其应用由于反应条件苛刻，成本高、二次污染等问题受到了很大的限制。现在已经开发和探索了许多去除重金属离子的新方法，如吸附，电渗析和反渗透等。这些物理化学过程中，吸附法具有经济可行性和环境友好性。目前，许多成功的生物吸附剂，如从发酵与食品工业的副产品获取的各种天然材料，已经用于处理稀释过的复杂废水，并且对许多重金属离子呈现出相当高的金属螯合性能。在众多的重金属离子中，Pb2+由于在环境中的高毒性和广分布的特点，已经引起了人们的广泛关注。在过去的十年中已有许多人对从废水中去除Pb2+进行了广泛的研究。Abdel-Halim等人比较了四种天然材料对废水中Pb2+的吸附，并发现这四种材料在pH恒定硝酸铅溶液浓度确定时，对Pb2+的吸附效果排序是：骨粉活性炭植物粉商业活性炭。Jiang等人研究了表面分子吸附剂对Pb2+的吸附特性。Goksungur等人发现废贝克中的酵母生物量作为生物吸附剂可有效地从废水中去除镉和铅离子。大豆荚皮占大豆总质量相当大的一部分，是大豆加工行业中最大的副产物。由于其较低的营养价值（粗蛋白含量11%、粗纤维蛋白含量36%、粗脂肪含量1%），大豆荚皮常用作动物饲料。大豆荚皮不含可溶性膳食纤维，但是，却有良好的金属结合性能，可作为一种新型的生物吸附剂。利用这些废弃的大豆荚皮作为对重金属离子的生物吸附剂是以废治废的表现。Cole等人研究了大豆荚皮对Cu2+的吸附特性。制备及改性大豆荚皮，包括预处理，改性，干燥，活化等过程，提出了制备过程的可行性和经济性。本文研究的是改性大豆荚皮对Pb2+的吸附行为，并研究了pH、Pb2+初始浓度及Na +，Ca2 +，Mg2 +离子的存在对吸附过程的影响。2材料和方法2.1材料大豆荚皮（山东东营wonderful实业集团有限公司）；商业树脂（如732, 001×8,201×8, AB-8, YPR-II, D312, CAD-45, D1300 和 X-5，安徽蚌埠天星树脂有限公司）；硝酸铅；EDTA；盐酸；硫酸；硝酸；氯化钠；氯化钙；氯化镁；和其他北京化工试剂公司提供的分析级化学试剂。2.2生物吸附剂的制备筛选出0.6-1.7mm粒径范围内的大豆荚皮颗粒。将1g大豆荚皮颗粒加到盛有0.08mol?L?1氢氧化钠溶液的250mL锥形瓶中，置于摇床上，于140r?min-1、25°C条件下振荡8h,然后用去离子水洗至中性，再加入150mL0.6mol?L?1柠檬酸溶液作为改性剂并于110°C恒温下加热1.5h。最后，再用去离子水洗至中性，过滤，于60°C干燥24h。2.3分析金属离子金属离子Pb2+、Ca2+利用原子吸收光谱分析（SpectrAA 55-B,伊恩公司，美国）。2.4实验2.4.1金属离子的吸附将Pb（NO3）2溶解在去离子水中制备不同浓度的Pb2+溶液（50mg?L?1~2000mg?L?1），用于吸附等温线。其他实验所需的初始浓度为400 mg?L?1的Pb2+溶液也用类似方法配制。溶液的不同pH值（2.0, 3.0, 4.0, 5.0,6.0, 7.0 和 8.0）可用1.0 mol·L?1 NaOH或1.0 mol·L?1 HCl 进行调节。将一定量的生物吸附剂加到50mLPb2+浓度为400 mg?L?1溶液中。室温下搅拌8~14h，金属离子吸附容量（Q）计算如下:其中Q是吸附量（mg ?g?1），C0和Ce分别为金属离子初始浓度和平衡浓度（mg?L?1），W是吸附剂的干质量（g）和V是溶液的体积（L）。每个实验中的吸附剂投加量为0.2g，除非另