农业废弃物吸附重金属的研究进展-第3页-北极星环境修复网

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3、改性后的农业废弃物的吸附性能

虽然可以将农业废弃物直接用作吸附剂吸附废水中的重金属离子，但却存在若干不足，如：吸附效率低，吸附时间长，最大吸附容量小等。研究发现，将农业废弃物进行改性后再用于吸附废水中的重金属离子，吸附性能则有明显提高。改性方法主要有物理改性和化学改性。

3.1物理改性

物理改性是通过破碎、加热或干燥等过程对吸附剂的表面物理结构进行改变，甚至伴随化学变化制备成生物活性炭，增大固液接触面积，提高吸附剂的吸附性能。物理改性具有方法简单和经济性好的优点。Ningchuan Feng等将稻壳在650 ℃下高温分解1 h ，制得活性炭吸附剂，并用于吸附废水中的Fe3+、Cd2+和Pb2+等，结果表明，重金属离子去除率达到90%以上。

尽管物理改性吸附剂具有一定的优点，但没有被广泛应用，主要是由于物理改性对吸附剂吸附性能的提升程度有限。

3.2化学改性

化学改性是通过引入性能较强的活性基团到吸附剂表面，增强其离子交换能力，从而提高其吸附重金属离子的能力。

酸或碱改性生物质吸附剂吸附能力的提升程度随酸或碱的种类和生物质材料的不同而异。碱改性的目的是使吸附剂的表面去质子化，从而减少重金属离子与H+产生的斥力。曹青等用KOH作为活化剂改性玉米芯，使其比表面积明显增大，而孔结构仍保持完整，改性后的玉米芯吸附重金属能力有很大提高。碱改性中，经NaOH改性的吸附剂的吸附效果相对比较突出。章明奎等用0.1 mol/L NaOH对水稻谷壳进行改性，并将其用于吸附废水中的重金属离子，结果表明，改性水稻谷壳对废水中的Pb2+、Cd2+、Zn2+和Cu2+的吸附效果明显提高，吸附量分别为24.84、16.80、4.68、10.88g/kg。A. A. Mosa等的研究结果表明，在几种不同的碱改性方法中，经过NaOH改性后的生物质吸附剂吸附重金属能力更高。

虽然与碱改性原理不同，但酸改性也可以明显提高生物质吸附剂对重金属的吸附效果。M. R. Lasheen等用0.1mol/L的HNO3改性橙子皮，并将其用于吸附废水中的Cd2+，结果表明，与未改性橙子皮相比，改性橙子皮对Cd2+的最大吸附容量增加了61.38%。他们认为，硝酸改性可以除去橙子皮表面多余阳离子，如K+和Ca2+等，降低了这些离子和被吸附的Cd2+的竞争力。H.E. Osman等用0.1mol/L的HNO3对谷壳、木屑、甘蔗、小麦糠4种农业废弃物进行改性，对比了4种农业废弃物改性前后对废水中Zn2+、Cd2+和Fe3+的去除率(见表3)，研究表明，改性后的生物质吸附剂对重金属的去除效果明显提高，尤其是改性后的谷壳对Fe3+的去除率接近100%，对Zn2+去除率也提高到了95.69%。

在某些情况下，有机酸改性也可以提高生物质吸附剂吸附重金属的能力。A. García-Mendieta等用质量分数为0.2%的甲醛改性番茄皮，并将其用于吸附废水中的Fe2+和Mn2+，结果表明，经甲醛改性后的番茄皮吸附Fe2+和Mn2+的能力较改性前有所提高。H.N. Bhatti等用甲醇和聚乙烯亚胺改性玫瑰叶片，并将其用于吸附废水中的Pb2+和Co2+，结果表明，改性后的玫瑰叶片对Pb2+和Co2+的吸附能力明显提高。

除了酸碱改性，还可以通过接枝改性来对生物质吸附剂表面的官能团进行修改，进而改善其对重金属的吸附能力。P. Suksabye等用丙烯酸对椰子壳进行接枝改性，并将其用于吸附废水中的Cr6+，结果表明，改性后的椰子壳对Cr6+的最大吸附容量由改性前的165mg/g提高到196 mg/g。Ningchuan Feng等研究发现，接枝共聚橙皮吸附Pb2+、Cd2+和Ni2+的能力较未改性橙皮分别提高了4.2、4.6、16.5倍。他们认为与未改性橙皮相比较，改性橙皮有了更高的离子交换和螯合能力。

化学改性可明显提高生物质吸附剂对重金属离子的吸附能力，但化学改性方法存在成本高，会导致生物质量损失，缩短生物质使用寿命等不足。因此，在以化学改性提高生物质吸附剂吸附重金属能力的同时，需要寻找可以减轻这些不利影响的处理方法，如同时使用物理改性和化学改性的复合改性方法。

4、结论

农业废弃物来源广泛、经济且环保，对废水中的重金属离子有着强大的吸附能力。尽管不同农业废弃物对废水中重金属离子的去除效果各有不同，但去除率都在50%以上。低pH、低温可以提高农业废弃物对废水中重金属离子的去除率。此外，研究表明，经过改性后的农业废弃物对废水中重金属离子的去除效果显著提高，但目前的研究仍停留在实验模拟废水的研究阶段，并且改性技术仍存在一些问题。因此，对农业废弃物的改性技术、各种影响因素及吸附机理进行深入研究使其广泛应用于实际废水的处理将是未来研发的方向之一。虽然存在诸多不足，但农业废弃物具有性价比高、吸附速度快以及吸附效果好等优点，通过对改性方法的不断改进与进一步深入研究，其在以废治废的领域中必将具有广阔的应用前景。

原标题：农业废弃物吸附重金属的研究进展

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