姜 爽，呂琳琳，王平平，郭宏偉

(鞍山師范學院化學與生命科學學院，遼寧 鞍山 114007)

改性榛殼去除水中Pb (II)、亞甲基藍和孔雀石綠的性能研究

姜 爽，呂琳琳*，王平平，郭宏偉

(鞍山師范學院化學與生命科學學院，遼寧 鞍山 114007)

本研究用NaOH對榛殼粉進行化學改性，研制出新型吸附劑SCF。未經改性的榛子殼(CF)及改性后的榛子殼(SCF)用FTIR進行表征，結果表明改性后吸附劑表面含氧官能團含量明顯增加，有利于吸附的進行。吸附實驗結果表明，在實驗濃度范圍內，SCF對鉛離子、亞甲基藍和孔雀石綠的吸附遵循Langmuir等溫吸附模型。SCF吸附孔雀石綠、亞甲基藍和鉛離子的速度非?？欤_到平衡的時間均為60min。SCF是一種去除水中鉛離子、亞甲基藍和孔雀石綠的高效吸附劑。

榛子殼；生物吸附；化學改性；鉛離子；亞甲基藍；孔雀石綠

隨著當今科技的進步和各類工業(yè)生產的發(fā)展，廢水的排放量逐年增大，而且排放具有間歇性，水質也不穩(wěn)定，屬于難治理廢水[1-3]。水中的污染物嚴重影響生物多樣性以及生態(tài)平衡，其中染料和金屬離子是其中重要的污染物。廢水含大量的有機污染物和金屬離子，排入水體會消耗溶解氧，破壞水生態(tài)平衡，危及水中生物的生存。由于廢水對生物及自然環(huán)境的危害，所以要在廢水排入水體之前對其進行處理，減少其中各類污染物的含量。榛子殼這類堅果殼農林廢棄物中含有纖維素、半纖維素、木質素等資源，而且其來源豐富、廉價，非常適合制作成吸附劑去除水中的污染物[4-5]。目前國內外學者重點研究將秸稈、堅果殼等農林廢棄物制備成吸附劑用于吸附水中的重金屬及染料，但是其去除效率與商業(yè)吸附劑相比還存在不足[6-9]。本研究以遼寧地區(qū)特產榛子殼為原料，制作成生物吸附劑。未經過化學改性的榛子殼表面結構排列緊密、比表面積較小，相應的吸附性能較差。本研究利用NaOH對榛子殼進行化學改性，極大的提高對孔雀石綠、亞甲基藍和Pb2+的吸附性能。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

材料：榛子殼，產自遼寧鞍山；氫氧化鈉(NaOH)、鹽酸(HCl)、孔雀石綠(Malachite Green，簡稱MG)、亞甲基藍(Methylene Blue，簡稱MB)、鉛離子(Pb2+)均來自國藥集團化學試劑有限公司(中國上海)。

儀器：T6-1650F型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限公司；Nicolet Avatar 360傅立葉變換紅外光譜儀，美國熱電；AAnalyst 200原子吸收分光光度計，美國Perkin Elmer公司；JSM-6700F掃描電子顯微鏡，日本日立；THZ-92A型氣浴恒溫振蕩器，上海博訊實業(yè)有限公司。

1.2 改性榛殼粉的制備

將榛子殼洗凈、烘干后粉碎，過篩，得到粉末粒徑約0.18mm，將其命名為CF，備用。稱取5.0g CF于大燒杯中，再加入0.5mol·L-1NaOH 100mL。密封杯口，在40℃水浴中攪拌24h(120r/min)。棄去上清液，用蒸餾水多次洗滌，至上清液近中性，過濾，在70℃恒溫干燥箱中烘干24h，得到NaOH改性的榛殼粉，將它命名為SCF。

1.3 樣品表征分析

用掃描電子顯微鏡SEM觀測吸附劑樣品的表面形態(tài)，用傅立葉變換紅外光譜儀FT-IR分析吸附劑樣品的官能團結構。

1.4 吸附實驗方法

式中：c0和ce分別表示吸附質的初始濃度和平衡濃度(mg/L)；m為吸附劑的質量(mg)；V為溶液體積(mL)。

2 結果與討論

2.1 樣品表征

圖1 CF與SCF的紅外光譜圖(a:CF;b:SCF)

圖1為CF和SCF的FT-IR光譜圖。由圖1可以看出，3420cm-1附近的峰表明吸附劑表面存在大量的羥基(-OH), 2930cm-1附近的峰來自CH、CH2和CH3中C-H鍵的伸縮振動，這表明改性前后榛殼的碳骨架和羥基未發(fā)生明顯變化。而1727cm-1附近的峰來自自由羧基(-COOH和-COOCH3)中的C=O鍵的伸縮振動,1649cm-1和1440cm-1附近的峰分別來自于離子化羧基(-COO-)中C=O鍵的不對稱和對稱伸縮振動，1071cm-1附近的峰來自C-OH的伸縮振動，改性后峰的強度均顯著增大，這有利于吸附的進行。

2.2 pH值對吸附性能的影響

當溶液pH值增加，SCF對MG、MB和Pb2+吸附量增加，結果見圖2。當pH值>4.0以后，吸附趨于平穩(wěn).

2.3 吸附動力學研究

圖3為SCF對MG、MB和Pb2+的吸附量隨時間變化曲線。由圖3可知，在30℃條件下SCF對MG、MB和Pb2+的吸附速率很快，吸附均在60min內達到平衡。利用準一級吸附動力學模型、準二級吸附動力學模型對吸附過程進行模擬，擬合結果見圖4，動力學[10]參數見表1。

圖2 pH值對吸附性能的影響

圖3 吸附時間對吸附性能的影響

可以看出，用準二級動力學模型擬合SCF對MG、MB和Pb2+的吸附過程的線性相關系數均大于0.999。準二級動力學模型擬合得到的飽和吸附量與實驗得到的飽和吸附量非常相接近，這說明準二級動力學模型可以很好的描述SCF對MG、MB和Pb2+的吸附過程。

a b

2.4 等溫吸附研究

如圖5a所示，SCF對MG、MB和Pb2+的吸附量隨著其初始濃度的增加而顯著增加，最終達到平衡。吸附等溫模型用來描述吸附質與吸附劑是如何發(fā)生作用的[10]。本研究用Langmuir等溫吸附模型、Freundlich等溫吸附模型對圖5a所示數據進行擬合。結果見圖5b、圖5c、表2。

從線性相關系數上看，Langmuir等溫吸附模型更適合描述SCF對MG、MB和Pb2+的吸附過程。并且用Langmuir等溫吸附模型擬合得到飽和吸附量與實測值非常接近，這說明SCF對MG、MB和Pb2+的吸附是單分子層吸附。

a b c

3 結論

(1)SCF能夠在60min內達到對MG、MB和Pb2+的吸附平衡。

(2)用Langmuir等溫吸附模型擬合得到的對MG的飽和吸附量為155.44mg/g，對MB的飽和吸附量為90.88mg/g，對Pb2+的飽和吸附量為97.77mg/g。

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(本文文獻格式：姜 爽，呂琳琳，王平平，等.改性榛殼去除水中Pb (II)、亞甲基藍和孔雀石綠的性能研究[J].山東化工，2017，46(10)：187-189.)

Study on the Adsorption of Pb (II) and Methylene Blue and MalachiteGreen by Chemically Modified Hazelnut Shell Powder

JiangShuang,LyuLinlin*,WangPingping,GuoHongwei

(School of Chemistry and Life Science, Anshan Normal University, Anshan 114007, China)

This study synthesized an adsorbent based on Corylus heterophylla Fisch shell(CF),which were chemically modified with NaOH.The virgin and NaOH-modified CF samples were characterized by FT-IR spectroscopy results show that the modified adsorbent surface porosity increased, the adsorption surface area increase, obviously increase the content of oxygen containing functional groups and is beneficial to the adsorption. Within the studied range of dye concentrations, the adsorption equilibrium was found to follow the Langmuir isotherm model well. The rate of adsorption of Methylen Blue(MB) and MalachiteGreen(MG) and Pb2+onto treated CF was very high, and equilibrium was attained within 60 min for MG, MB,and Pb2+.The present adsorption studies of MG, MB, and Pb2+from aqueous solution revealed the potential of modified CF to be utilized as an efficient, new, and environmentally benign adsorbent for water purification.

hazelnut shell; biosorption;chemical ly modified;Pb (II); methylene blue; malachite green

2017-03-16

鞍山市科技局高端人才培養(yǎng)計劃資助項目(20153473)

姜 爽(1996—)，女，遼寧省建平人，主要從事環(huán)境污染控制及環(huán)境友好材料研究工作。

X71

A

1008-021X(2017)10-0187-03