新型生物吸附剂豆渣对水中Cd2和Zn2的吸附

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1、新型生物吸附剂豆渣对水中Cd2+和Zn2+的吸附摘要水体重金属污染仍然是当今重要的一个与健康和经济相关的环境议题。重金属在水体中很难降解且对许多生命体有毒害作用，所以去除水体中的重金属是环境最关心的问题之一。常用的去除方法包括离子交换、反渗透、化学沉淀、氧化还原、膜过滤以及吸附等方法。在诸多方法中吸附法作为一种有效而经济的废水治理工艺，近年来引起了众多研究者的注意。由于活性炭价格昂贵，再生困难，使其在发展中国家的使用受到了限制。因此，许多研究者开始致力于寻找一些非传统的吸附剂来替代活性炭。在这方面国内外已

2、取得了一些研究进展，如一些植物组织和一些农业、工业以及制药业的生物质副产品等，研究发现它们对重金属具有较高的去除率且成本低廉。如Thujaorientalis生物质，粉煤灰，稻壳，小麦壳，锯屑以及向日葵叶等经研究证明都是较好的活性炭替代品。豆渣作为豆制品制作工艺中产生的废物，产量很大。但由于其易腐烂性和存储运输中的不便性，使得大多数的豆渣都被废弃掉，没有实现其利用价值并对环境造成污染。将豆渣回收并利用是满足循环经济、变废为宝的处理处置方法。因此，利用豆渣作为一种低成本且具有环境效益的新型生物吸附剂对于去除

3、水体中的重金属具有重要的研究价值。采用新型生物吸附剂豆渣(豆制品制作工艺中产生的废物)作为原料，在模拟条件下探讨了其对水体中单组分的二价镉(Cd2+)和锌(Zn2+)的吸附机制和吸附能力。豆渣未经任何化学预处理。分析了接触时间、pH值、金属离子浓度以及吸附剂浓度等对吸附效果的影响。Cd2十和Zn2+最大吸附分别发生在pH=6和pH=7。吸附过程符合拟二阶动力学模型，吸附过程速率控制机制可能是化学吸附作用(吸附剂与重金属离子之间的电子共价和电子交换)。通过Langmuir等温线和Freundlich等温线模

4、拟，该吸附过程更符合Langmuir模型，Cd2+和Zn2+的最大吸附量分别为19．61mg／g和11．11mg／g。将豆渣与部分生物吸附剂作比较，该豆渣生物吸附剂对Cd2+和Zn2+的去除具有易获得、低成本、环境有效、吸附快、吸附容量高等优点，有广阔的研究价值和实用前景。关键词：豆渣；Cd2+和Zn2+；生物吸附；动力学模型；等温线模型IIsorbate·ItwasproVedthatLangmuirisothermsfittedtheexperimentaldatabettefcomparedtoFr

5、eundlichisotherms．ThemaximumuptakeofCd2+andZn2+嘲19．6lm∥g觚d11．11．mg／g，respectively，whensimulatedwithLangmuirmodel。whichsnowedthepotentialbiosorptioncapacityofthisbiomaterial．Comparingtothesor，p．tloncapacityofsomeagriculturalby-productsandactivatedcarbononC

6、d+andzn．，itcanbeincludedthattherawbeandregshascharacteristicsofeasyaCquirin舀lowCOSt,enVlr01mlemaleffective，rapiduptake，highsorptioncapacityandetc．therelsawideresearchvalueandpracticalforeground．KeyWords：Rawbe粕dregs(RBD)；Cd2+andZn“；Bi。s。rpti。n；Kineticm。del

7、s：FreundliehandLangmuirisothermsIV新型生物吸附剂豆渣对水中Cd”和Zn2+的吸附插图索引图1．1Zn2+与磷酰基的配位构型图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10图1．2铀酰与磷酸酯络合反应式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l图1．3Cd2+与羧基中氧原子的络合物结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11图1．4微生物固定化技术的几种形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14图2．1接触时间对去除效率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一36图2

8、．2粒子内部扩散模型吼和f加的线性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37图2．3拟二阶动力学模型的，与f的线性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．37图2．4pH对吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。38图2．5(a)吸附剂浓度对吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图2．5(b)吸附剂浓度对吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图2．6(a)金属离子浓度对吸附的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯