彭小悅，代泳波，孫大能，郭 盛，羅云鷹

（1.常德市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，湖南 常德 415200；2.國(guó)家生活用紙產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，湖南 常德 415200）

采用生物吸附法去除廢水中的重金屬離子，近年來(lái)以其新穎獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)引起了人們的廣泛關(guān)注[1-4]。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，棉花殼、花生殼、板栗殼等是常用的農(nóng)副產(chǎn)品，其每年的廢物損耗約180萬(wàn)噸[5]，造成了大量的浪費(fèi)。為變廢為寶，考慮到綜合經(jīng)濟(jì)效益，本文以花生殼作為吸附劑，探討其對(duì)溶液中的Pb2+的吸附機(jī)理。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料的制備

花生殼用蒸餾水清洗數(shù)次后放入烘箱中，65℃下烘干12h。待冷卻至室溫后粉碎，過(guò)1mm篩，裝入聚乙烯袋中于干燥器中密封保存以備使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電熱恒溫干燥箱（GZX-DH500，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）；pH計(jì)（pHS-3B，上海精科雷磁）；

電子秤（TP-220A，長(zhǎng)沙高新開發(fā)區(qū)湘儀天平儀器設(shè)備有限公司）；

雙功能水浴恒溫振蕩器（SHY-2A，金壇市環(huán)保儀器廠）；

原子吸收分光光度計(jì)（VarianAA240FS，美國(guó)Varian Inc公司）；

1mm篩，容量瓶，錐形瓶，移液管，燒杯等。

1.3 鉛離子吸附實(shí)驗(yàn)

1.3.1 重金屬溶液母液的配制

精確稱取6.3941gPb（NO3）2（AR）溶于蒸餾水中，定容至2L，配制成濃度為2000mg/L的母液，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)所用溶液均由母液稀釋所得。

1.3.2 初始Pb2+濃度對(duì)Pb2+吸附影響的實(shí)驗(yàn)

稱取0.4g花生殼粉于離心管中，加入不同初始濃度Pb2+溶液（濃度范圍為20mg/L～180mg/L）并調(diào)節(jié)pH至5.0。于振蕩器中25±1℃，200r/min，振蕩吸附12h，提取上清液，待測(cè)。

1.3.3 吸附時(shí)間對(duì)Pb2+吸附影響的實(shí)驗(yàn)

稱取0.4g花生殼粉于離心管中，加入100mg/LPb2+溶液并調(diào)節(jié)pH至5.0。于振蕩器中25±1℃，200r/min，振蕩吸附12h，提取上清液，待測(cè)。

1.3.4 測(cè)定及計(jì)算方法

（1）重金屬離子濃度的測(cè)定。

①鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制：用0.2%的HNO3溶液逐級(jí)稀釋鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液，配制5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其Pb2+濃度范圍為：0.0mg/L～10.0mg/L。②原子吸收分光光度計(jì)工作條件：空心陰極燈作光源，波長(zhǎng)217.0nm，火焰氣體為空氣和乙炔的混合氣體，通帶寬度為均1.0nm。

（2）相關(guān)計(jì)算公式。具體公式見表1。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 花生殼對(duì)Pb2+吸附平衡

2.1.1 Langmuir吸附等溫線

用Langmuir吸附模式模擬不同初始濃度的吸附規(guī)律，結(jié)果見圖1。由線性擬合直線可得花生殼對(duì)Pb2+吸附的線性擬合趨勢(shì)線為y=0.037x+0.2916。計(jì)算出的Pb2+的理論最大吸附量為27.3973mg/g、常數(shù)b為0.1066L/mg。

圖1 Langmuir擬合花生殼對(duì)Pb2+的吸附等溫線

表1 相關(guān)計(jì)算公式匯總表

2.1.2 Freundlich模式下的吸附線性擬合

Freundlich吸附模式模擬不同初始濃度的吸附規(guī)律，結(jié)果見圖2。由線性擬合趨勢(shì)線可得花生殼對(duì)Pb2+吸附的Freundlich線性擬合直線方程為y=0.5936x+0.662。

圖2 Freundlich擬合花生殼對(duì)Pb2+的吸附等溫線

Freundlich方程線性擬合相關(guān)度系數(shù)為0.8052，這說(shuō)明Freundlich吸附模式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性擬合效果一般，按照公式所作的直線擬合得出的Kf為3.74、n為1.6846。

綜上所述，在實(shí)驗(yàn)條件下，花生殼對(duì)重金屬Pb2+的吸附用兩種吸附模式進(jìn)行線性擬合后，Langmuir線性擬合相對(duì)要理想些。這說(shuō)明了花生殼吸附重金屬鉛離子是主要受單層吸附的影響，符合Langmuir吸附模式。

2.2 吸附動(dòng)力學(xué)模式

由圖3可知，擬合得出的Pb2+吸附的二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程為y=0.0545x+0.0137，R2為0.9998，這說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)條件下，花生殼對(duì)重金屬Pb2+的吸附過(guò)程能通過(guò)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能很好的描述。按照公式相關(guān)反應(yīng)常數(shù)見表2。所求出的qeq值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常接近，進(jìn)一步說(shuō)明了花生殼金屬Pb2+的過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，吸附反應(yīng)主要由物理反應(yīng)過(guò)程控制。

圖3 花生殼對(duì)Pb2+吸附的動(dòng)力學(xué)方程擬合

表2 二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合花生殼吸附的各項(xiàng)系數(shù)

3 結(jié)論

Langmuir模型對(duì)吸附的擬合優(yōu)于Freundlich模型。用Langmuir等溫吸附方程求理論最大吸附量，花生殼對(duì)Pb2+的理論最大吸附量為27.3973mg/g，說(shuō)明花生殼是較理想的吸附溶液中Pb2+的吸附劑材料。

花生殼對(duì)溶液中重金屬離子Pb2+的吸附是一個(gè)快速的過(guò)程，其單位吸附量在1/3h之內(nèi)就達(dá)到了總吸附量的75%，在0.5h內(nèi)就基本達(dá)到了平衡狀態(tài)。用二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行擬合，R2在0.999以上，說(shuō)明吸附過(guò)程主要以物理反應(yīng)為主。