改性橘子皮对废水中钴镍离子的吸附性能

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1、改性橘子皮对废水中钴镍离子的吸附性能　　摘要：采用冰醋酸-Ca（OH）2制备了新型活化橘子皮生物吸附剂HCOP，借助扫描电镜从微观组织形态上对比了未改性橘子皮（OP）、冰醋酸-Ca（OH）2活化橘子皮（HCOP）2种不同的生物吸附剂；研究了HCOP用量、pH、吸附时间和温度对HCOP吸附Co2+、Ni2+的影响，并讨论了吸附动力学和热力学模式。结果表明，当HCOP用量为5g/L、pH6.0的条件下，HCOP对2种离子的吸附速率均较快，符合准二级动力学方程。HCOP对Co2+、Ni2+的最大吸附量分别为44.58

2、、52.47mg/g，均符合Langmuir模型。在钴、镍二元混合体系中，HCOP对Ni2+的吸附选择性大于Co2+，HCOP可通过用HCl洗涤再生后循环使用6次。　　关键词：改性橘子皮；钴；镍；吸附效果　　中图分类号：X703.5文献标识码：A文章编号：0439-8114（2016）18-4675-04　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.014　　伴随中国工业的快速发展，产生的大量重金属废水严重污染了环境。重金属离子不可生物降解，会随食物链进入人体而对人类的

3、健康造成威胁。橘子皮由于其良好的吸附性能及环境友好的特征被广泛关注[1-5]。本试验采用冰醋酸-Ca（OH）2乙酰化改性，先用氢氧化钙浸泡橘子皮247h，增加羟基官能团，然后用冰醋酸改性浸泡后的橘子皮，采用回流装置来加快反应速度使反应充分，得到新型活化橘子皮HCOP，研究其对Co2+、Ni2+两种金属离子的吸附性能，同时考察各种吸附条件对吸附过程的影响，并模拟吸附动力学和吸附等温模型。现将试验结果报告如下。　　1材料与方法　　1.1仪器与试剂　　主要仪器有3510原子吸收分光光度计、酸度计（PHS-3C）、SH

4、A-C型往复式水浴恒温振荡器（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）、HI221型台式酸度计（杭州雷磁分析仪器厂）、鼓风干燥箱（DH6-9070A型、上海精宏实验设备有限公司）、多功能食品粉碎机（郑州天元环保机械有限公司）、JSM-6360LV扫描电镜。主要试剂有CoCl2、Ni（NO3）2、HCl、HAC、Ca（OH）2等均为分析纯。　　1.2冰醋酸-Ca（OH）2乙酰化改性橘子皮的制备　　将50g经干燥过筛预处理后的橘子皮粉末于250mL的Ca（OH）2溶液（0.25mol/L）中搅拌24h，水洗至中性，静止、

5、过滤，分离出橘子皮粉，用去离子水洗涤至中性，置于80℃干燥箱中烘干至恒重，得到冰醋酸-Ca（OH）2乙酰化改性橘子皮HCOP，干燥器中保存[6]。　　1.3HCOP吸附废水中Co2+与Ni2+的试验方法　　在250mL锥形瓶中加入一定量的HCOP及100mL浓度为50mg/L的金属离子（Co2+或Ni2+）溶液，调节溶液pH，密封瓶口后在一定温度下于恒温水浴振荡器中振荡一段时间，用原子吸收分光光度计测定滤液中金属离子的平衡质量浓度。计算吸附量和去除率，得到HCOP对金属离子的最佳吸附条件。　　q=（C0-Ce）

6、V/W（1）7　　E=（C0-Ce）/C0×100%（2）　　式中，q为吸附剂单位质量的吸附量（mg/g）；C0为金属离子起始质量浓度（mg/L）；Ce为吸附后金属离子剩余质量浓度（mg/L）；V为溶液体积（L）；W为吸附剂用量（g）。　　2结果与分析　　2.1吸附剂的表面电镜SEM比较　　橘子皮改性前后表面形貌SEM如图1所示。由图1可见，改性后HCOP比改性前OP表面粗糙且形成了大量均匀的孔洞，可能是因为在用Ca（OH）2浸泡的过程中，中和了果胶等多余组分的同时，氢氧化钙与冰醋酸反应生成的羧酸根负电荷，破坏

7、了纤维结构，从而使橘子皮表面变为多孔性结构，更有利于吸附过程的进行。　　2.2HCOP吸附废水中Co2+与Ni2+的最佳条件　　2.2.1pH在温度为25℃，HCOP用量5g/L、振荡速率120r/min条件下吸附20min，探讨不同pH（2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0）条件下HCOP对M2+（Co2+或Ni2+）的吸附。由图2可知，随着pH的增大，吸附效率增大。当溶液pH较低时，吸附剂表面带正电荷，与金属阳离子相斥，且溶液中的H+会与金属阳离子竞争吸附剂表面的活性电位，因此吸附率降低；随着pH

8、的升高，吸附剂表面负电荷增多，且溶液中H+浓度降低，这些均有利于阳离子的吸附，因此，吸附效率增大。其中，HCOP对Co2+与Ni2+的最大去除率均出现在pH6.0左右，且对Ni2+的去除率较高，因此以下试验控制水样pH为6.0。　　2.2.2HCOP用量在温度为25℃，pH6.0、振荡速率1207r/min条件下吸附20min，测定在100mLM2+（Co2+或Ni2+）溶液中不同量（