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一些未经处理的低成本吸附剂在水污染控制中的应用

Bashkim ThaA§我1Majlinda Daci-Ajvazi1*， next hat Daci2和Salih Gashi2

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.3.06

本文介绍了几种低成本吸附剂如橄榄渣、玉米芯、膨润土、麦麸、煤灰和咖啡渣对铅的吸附行为２＋、铜２＋和锌２＋离子。采用间歇法，对电导率、pH、接触时间、吸附剂用量、金属离子初始浓度和终浓度等参数进行了研究。所使用的吸附剂均有效，以煤灰的吸附剂效果最好，对所有离子的总去除率均在90%以上，对Zn的去除率最高，达到99.2%２＋离子和97.5%的铅２＋．玉米芯是锌的有效吸附剂，锌的最大去除率为92.6%２＋麦麸对铅的去除率最高，为93.7%２＋橄榄渣中含有97%的铅２＋离子。咖啡废弃物作为一种低成本、高效的天然吸附剂，具有广阔的应用前景２＋而膨润土具有净负电荷结构，被带正电荷的物质中和，也是一种有效的低成本吸附剂，Pb的最大总去除率为92.7%２＋锌含量为80.9%２＋离子。


橄榄浪费;玉米穗轴;膨润土;小麦麸皮;煤灰;咖啡浪费

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刘建军，李建军，李建军，等。无机吸附材料的制备及其应用研究。当代世界环境，2016;11(3)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.11.3.06

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收到: 2016-11-29
接受: 2016-12-21

介绍

纵观历史，可供人类使用的水的质量和数量是决定人类福利的决定性因素。曾经，干净的淡水供应被认为是取之不尽的。直到最近我们才开始明白，我们可能会耗尽可用的水供应，而这可以直接归因于人类以污染的形式滥用水。工业活动改变了物质的自然流动，并向环境中引入了新的化学物质，这些化学物质含有有毒物质，特别是重金属、染料、酚类物质等。1有些重金属是生物循环正常发育所必需的微量元素，但大多数重金属在高浓度时会产生毒性。2被污染的水在美学上不利于饮用、灌溉、工业活动和其他目的3.由于污染物改变水的物理、化学和生物特性，因此影响人类健康并最终影响生态系统。不同的方法(吸附法、电解或液体萃取法、电渗析法、化学沉淀法、膜过滤法)已被开发出来用于工业用水的净化。4、5、6、7、8从所使用的所有方法来看，吸附法在灵活性和设计简单性、易于操作和对有毒污染物不敏感等方面优于其他净水技术。9、10、11、12、13所示在比较吸附材料时，必须考虑到成本是一个非常重要的参数。然而，如果一种吸附剂几乎不需要加工，性质丰富，或者是来自其他工业的副产品或废料，则可以认为它成本低。一些生物吸附剂可以结合和收集多种重金属，没有特定的优先级，而其他生物吸附剂对某些类型的金属具有特异性。14不同的低成本吸附剂已被用于废水处理，有些比其他更有效。15、16、17活性炭通常来源于天然材料(生物质、褐煤或煤)，长期以来一直是一种流行的吸附剂选择。18、19但它的高成本带来了一个经济问题。不同的作者尝试了不同的低成本吸附剂，比如粘土，20.微生物和植物生物量;21几丁质和沸石;22锯末、23稻壳、24大豆皮,25甘蔗的甘蔗渣,26等。

在过去的十年中，全世界的橄榄油产量增加了大约40%，这意味着大量的液体和固体废物的比例增加。在环境污染方面的双重优势是利用这些固体废物并将其转化为廉价的吸附剂来控制水污染。这种方法可以减少部分固体废物，并且开发的低成本吸附剂可以以合理的成本处理工业废水。27 28 29玉米生产中的固体残留物，如玉米芯，也可用作生产吸附剂的原料。30、31日研究了另一种农业废弃物麦麸的吸附剂性能。32、33近年来，人们对研究食品工业产生的天然废料越来越感兴趣，例如咖啡废料34、35那些通过各种工业过程产生的物质，比如煤灰36、37以及其他低成本的天然材料，比如膨润土。38、39

研究了橄榄渣、玉米芯、膨润土、麦麸、煤灰和咖啡渣等低成本材料作为铅的潜在吸附剂２＋、铜２＋和锌２＋标准溶液中的离子。

材料与方法

吸附剂

原料玉米芯、麦麸和咖啡废料来自科索沃，煤灰来自科索沃热电厂，膨润土来自科索沃维提亚，橄榄废料来自黑山乌尔琴的橄榄油工业。所有使用的吸附剂在105℃下筛分并干燥至恒重。

就物理化学性质而言，灰分的化学成分差别很大，这取决于煤的种类和产地。来自我们褐煤型煤(科索沃A和B热电厂)的煤灰具有特定的无机成分，以碱性成分(CaO和MgO)为主，而膨润土粘土虽然也是铝硅酸盐，但以酸性成分(SiO)为主2)。农业吸附剂具有较高的机械强度、刚性和孔隙率，它们含有纤维素、半纤维素、果胶、木质素和蛋白质等聚合物基团，作为金属吸收的活性中心

吸附研究的一般程序

Pb的吸附２＋、铜２＋和锌２＋采用间歇法研究了橄榄废渣、玉米芯废渣、膨润土、麦麸、煤灰和咖啡废渣等吸附剂上的离子。本研究使用的一般方法如下。PbSO原液4, CuSO4和ZnSO4在所有的实验运行中均使用浓度为10 mg/L。已知重量的吸附剂(1g和5g)与Pb平衡２＋、铜２＋和锌２＋已知浓度的溶液在停止的耐热玻璃ï -中，在ï -固定温度下在恒温摇床浴(300转/分)中进行已知的一段时间(30分钟和60分钟)。平衡后，对悬浮液进行过滤和原子吸收光谱分析。

结果与讨论

由于重金属是地壳的天然成分，它们不能被降解或破坏，由于它们在环境中的顽固性和持久性，它们的处理受到特别关注。目前正在研究制造各种吸附剂作为原料(橄榄废料、玉米棒、膨润土、麦麸、煤灰和咖啡废料)，因为这些材料是可再生的，通常可以大量获得，而且比其他材料便宜。利用废物作为廉价的吸附剂去除水和废水中的重金属离子，大大降低了废物处理的成本，从而有助于环境保护。

Pb的吸附２＋、铜２＋和锌２＋采用间歇法对废旧吸附剂上的离子进行了研究。治疗前重金属离子浓度为4 mg/dm3.对铅２＋离子，3.57 mg/dm3.为铜２＋离子和锌２＋离子浓度为4.98 mg/dm3.,分别。这些未经处理的水溶液的pH值为5.29２＋离子，6.0为Cu２＋离子和锌２＋离子pH分别为5.4。处理前各重金属离子的电导率均为0.00 μS/cm。用吸附剂处理各种重金属水溶液的结果见表1。

从表1的结果可以看出，Pb水溶液的pH值２＋、铜２＋和锌２＋玉米芯、橄榄渣和麦麸处理后的离子与处理前基本相同，粉煤灰处理后的pH值由8.3提高到11.3，这是由于我们的粉煤灰中碱性成分占主导地位，而膨通土和咖啡渣处理后的pH值由4.03略微降低到6.3，这是由于它们的酸性。铅水溶液的电导率２＋、铜２＋和锌２＋当吸附剂用量为5g时，各吸附剂处理后的离子浓度略有增加，从0.01 μS/cm增加到5.15 μS/cm。

表1:不同吸附剂处理前后Pb2+、Cu2+、Zn2+离子的浓度、pH、EC。


表1:铅的浓度、pH、EC２＋、铜２＋
和锌２＋治疗前后的离子
用不同的吸附剂。
点击这里查看表格

图1:(a)吸附剂用量1g和5g对铅的去除率的依赖性;(b)从时间30分钟到60分钟。


图1:(a)吸附剂用量(1g和5g)对铅的去除率;(b)从时间30分钟到60分钟
点击此处查看图


图1:(a)吸附剂用量1g和5g对铅的去除率的依赖性;(b)从时间30分钟到60分钟。

吸附剂用量是一个重要的参数，因为它决定了吸附剂在给定初始浓度下的吸附能力。研究了吸附剂(橄榄渣、玉米芯、膨润土、麦麸、煤灰和咖啡渣)用量对铅吸附的影响２＋如图1a所示。如图所示，Pb去除率百分比的结果２＋所有吸附剂的离子含量都很高，从玉米芯的87.5%到煤灰和咖啡废料的97.5%不等。从图中可以看出，吸附剂用量从1g增加到5g，对铅的百分比去除率没有显著影响。橄榄渣对铅的去除率略高，为6.2%，玉米棒为2.2%，麦麸为1.8%，膨润土为0.8%，影响很小。随着吸附剂用量的增加，粉煤灰和咖啡渣的吸附效果不明显。

图1b显示了接触时间对铅去除率的影响。2观察到，随着接触时间的增加，去除率略有增加。橄榄渣、7.3%膨润土和7.3%膨润土的去除率随接触时间的增加而增加2.5%。粉煤灰和咖啡渣的去除率不随接触时间的增加而增加。

图2:(a)吸附剂用量1g和5g对Cu (II)去除率的影响;(b)从时间30分钟到60分钟。


图2:(a)吸附剂用量1g和5g对Cu (II)去除率的影响;(b)从时间30分钟到60分钟。
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图2(a)显示了吸附剂剂量(1和5 g/dm)的影响3.(30 min)对铜的吸附作用２＋离子。从这些结果可以看出，煤灰是去除铜的最佳吸附剂２＋去除率为98.9%，麦麸去除率为52.7%。吸附剂用量由1g增加到5g，对铜的去除效果更好２＋橄榄渣对离子的吸附性提高了10.2%，麦麸对离子的吸附性提高了5.3%。其他吸附剂在吸附剂用量增加5倍后，对铜的去除率有较小的提高，而粉煤灰对铜的去除率没有影响２＋离子。

接触时间对铜去除率的影响2如图2(b)所示。观察到，将接触时间从30 min增加到60 min对铜的去除率有更大的影响２＋而不是Pb２＋．橄榄渣和麦麸的去除率分别为10.2%和7.6%，膨润土和玉米芯的去除率分别为6.4%和5.3%。随着接触时间的增加，煤灰含量的增加对接触效果没有影响。

图3:(a)吸附剂用量1g和5g对Zn (II)去除率的影响;(b)从时间30分钟到60分钟。


图3:(a)吸附剂用量1g和5g对Zn (II)去除率的影响;(b)从时间30分钟到60分钟。
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图3(a)和3(b)显示了Zn的去除率２＋从所有使用的吸附剂中提取离子。图3(a)显示了Zn去除百分比的结果２＋处理后各吸附剂用量分别为1g和5g，接触时间30min。可以看出，吸附剂用量对膨润土的影响最大，随着吸附剂用量的增加，去除率提高了5倍，达到13.3%。橄榄渣8.1%、玉米芯5.8%、咖啡渣3%、麦麸1%的影响较小，而煤灰则没有影响。两幅图也证实了吸附剂对Zn的去除效果最好２＋粉煤灰的去除率超过99%，麦麸的去除率最低，为80%。

图3(b)显示了Zn的去除率２＋随着接触时间的增加(30 ~ 60 min)，离子对煤灰的影响不大，对咖啡渣的影响较小，对膨润土的影响为1.6%，对橄榄渣的影响为5.8%，对麦麸的影响为7.9%，对玉米芯的影响最大，提高了8.7%。

结论

本研究表明，所使用的吸附剂都是一种有效的生物吸附剂２＋、铜２＋和锌２＋水溶液中的离子。玉米芯是锌的有效吸附剂，锌的最大去除率为92.6%２＋66%为铜２＋离子。麦麸对铅的吸附剂去除率最高２＋铜的去除率最低，为93.7%２＋与52.7%。另一种表现出良好吸附性能的吸附剂是橄榄渣，对铅的去除率最高，达到97%２＋铜的去除率最低２＋从62%。我们的初步结果表明，coï - ee废物oï -作为一种低成本的天然吸附剂具有相当大的前景。对铅的去除率最高２＋铜的去除率最低，为97.5%２＋与91%。膨润土具有净负电荷的结构，被带正电荷的物质中和，也是一种有效的低成本吸附剂，Pb的最大总去除率为92.7%２＋锌含量为80.9%２＋．我们使用的吸附剂最有效的是煤灰，对所有离子的总去除率超过90%，对锌的去除率最高，达到99.2%２＋离子和97.5%的铅２＋．对于所有吸附剂，吸附剂用量和接触时间对其吸附能力没有显著影响。综上所述，所有这些农业和工业废料都是低成本，环保和易于替代的，可以代替化学物质去除重金属和其他污染物，以克服环境污染。

参考文献

  1. 李建军，陈建军，陈建军，陈建军，等。利用生物吸附剂去除废水中重金属的生物分离工艺。非洲J.生物技术。，5，1167-1179, (2006).
  2. Kula, I, Ugurlu, M.， Karaoglu, H.， Celik, A.，用ZnCl2活化橄榄石制备的活性炭吸附水溶液中的Cd(II)离子。中国生物医学工程学报，2009,32(4):591 - 591。
    CrossRef
  3. Velmurugan, P.， Kumar, R.和Dhinakaran, V. G.，用低成本吸附剂去除水溶液中的染料。Int。j .包围。Sci,卷。1，第7-14页，(2011)。
  4. 王晓明，王晓明，王晓明，等。膜法去除废水中重金属的比较研究。海水淡化技术(2):105-110，(2004)。
    CrossRef
  5. 高德华，裴立文。土耳其褐煤对Cr(III)离子的吸附。燃料加工技术，86,875-884(2005)。
    CrossRef
  6. 李志强，吴亚勇，李志强，季铵化稻壳吸附Cr(VI)的柱状研究。科技，68,205-208，(1999)。
    CrossRef
  7. 拉科，S, Bollinger, J. C, seraud, B.， Chantron, P.， Arcos, R.，离子交换剂接枝纺织品去除工业废水中的重金属。分析的詹。学报。，428 (1), 121–132, (2001).
    CrossRef
  8. 于丽英，舒克拉，S.S s, Dorris, K.L，舒克拉，A, Margrave, J.L，枫木屑对水溶液中铬的吸附。危害板牙．B100, 53-63，(2003)。
    CrossRef
  9. Gupta, vk, Ali, I.，吸附技术在水处理中的应用进展，自然学报，vol . 1, 2661-2667，(2006)。
  10. 陈晓明，陈晓明，陈晓明，无机污染物吸附技术在水处理中的应用，环境科学与技术，29 - 91(2013)。
  11. Amit, B.， Minocha, a.k.，用于去除污染物的常规和非常规吸附剂。化工学报，13(3)，(2006)。
  12. 艾林诺，我。，Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by fly ash, Fuel, 86, pp. 853–857, (2007).
    CrossRef
  13. 九辉，邱宇，新型吸附工艺在水净化中的研究进展，环境科学，vol. 20, 1-13，(2008)。
    CrossRef
  14. 王志强，王志强，重金属对生物吸附的影响。生物技术进展，(1995):235 - 250。
    CrossRef
  15. 王晓明，王晓明，王晓明，等。粉煤灰滤池在生活污水处理中的应用，环境科学与技术，30(1)，35 - 35,2016。
  16. 张建军，张建军，张建军，等。复合吸附剂处理废水中重金属的研究进展[J] .环境工程学报，2010,31(6)，(2015)。
    CrossRef
  17. Ahsan, S.， Kaneco, S.， Ohta, K.， Mizono, T.， Kani, K.，一些天然和废弃材料用于废水处理。水利学报，35,3738-3742，(2001).使用本文
    CrossRef
  18. Bestani, B.， Benderdouche, N.， Benstaali, B.， Belhakem, M.， Addou, A.，亚甲基蓝和碘在活化荒漠植物上的吸附，生物资源技术，vol. 99, no. 1。17，页8441-8444，(2008)。
    CrossRef
  19. Girods, P.， Dufour, A.， Fierro, V.， Rogaumea, Y.， Rogaumea, C.， Zoulaliana, A.， Celzardc, A.，木质刨花板废料制备的活性炭:表征和苯酚吸附能力，《有害物质杂志》，[j] .农业科学，2009(5)。
    CrossRef
  20. Cadena, F.， Rizvi, R.， Peters, R. w .，定制膨润土去除溶液中重金属的可行性研究。《危险和工业废物》，《第二十届中大西洋工业废物会议论文集》，德雷塞尔大学，第77-94页，(1990)。
  21. 陈志强，陈志强，陈志强，微生物和植物衍生生物质去除废水中重金属的研究。生物工程学报，2009,31(2):481 - 481。
    CrossRef
  22. 陈国强，陈国强，陈国强，沸石和几丁质吸附剂在低放射性废液处理中的应用。环境科学与技术，Vol. 1, No. 1, pp. 45- 50，(2004)。
    CrossRef
  23. 李建民，李建民，李建民，李建民，李建民，李建民，李建民，李建民，李建民，木屑对重金属的吸附研究，环境科学，vol. 34-35, no。1，第777-78页，(1992)。
    CrossRef
  24. 李建军，李建军，李建军，李建军，李建军，稻壳对废水中镉(II)的吸附研究。抛光工艺。，86, 147–149, (2003).
    CrossRef
  25. 马绍尔，w.e.， Wartelle, l.h.， Boler, d.e.， Johns, m.m.， Toles, c.a.，柠檬酸改性大豆壳对金属的吸附性能。抛光工艺。，69, 263–268, (1999).
    CrossRef
  26. 陈建军，陈建军，陈建军，陈建军。甘蔗渣对废水中铬(ⅵ)的去除研究。文献资料，2(2)，233-237，(2001)。
  27. Calero de Hoces M.， Blázquez García，。郭志强，Gálvez, a.r.， Martín-Lara, m.a.，橄榄石酸处理对填充床柱中铅的生物吸附的影响。化学工程学报(英文版)，(2010)。
    CrossRef
  28. 阿齐兹，A, Elandaloussi, E.H, Belhalfaoui, B, Ouali, M.S, De msamuval, L.C，琥珀酰化橄榄石生物吸附剂去除水中镉离子的效率。生物质化学工程学报(英文版)，(2009)。
    CrossRef
  29. Babakhouya, N.， Aksas, H.， Boughrara, S.， Louhab, K.，用橄榄核和枣核制备的混合吸附剂吸附水溶液中的Cd(II)离子。应用科学学报，10:2316-2321，(2010)．
    CrossRef
  30. Arunkumar, C, Perumal, R.， Lakshmi-Narayanan, S.， Arunkumar, J.，玉米芯作为低成本吸附剂去除水溶液中的镍(II)。国际生物工程学报，Vol . 5, 33, 325-330，(2014)。
  31. 蔡文涛，张春英，王素英，张春芳，陈顺芳，孙宏峰，利用农业废弃玉米芯清洁生产碳吸附剂。Conserv >,循环利用，32,43-53，(2001)。
    CrossRef
  32. Bulut, Y.， Baysal, Z.，麦麸去除废水中的铅(II)。环境管理学报，78,107-113，(2006)。
    CrossRef
  33. Ozer, A.， Özer, D.和Özer, A.，脱水麦麸(DWB)对铜(II)离子的吸附:平衡和热力学参数的测定，过程生物化学，Vol. 39, pp. 2183-2191，(2004)。
    CrossRef
  34. 陈国强，陈国强，陈国强，咖啡废弃物吸附重金属的研究进展。材料,5(10)， 1826-1840，(2012)。
    CrossRef
  35. Djati Utomo, H.， Hunter, K.A.，废弃coï - ee渣对重金属的吸附研究。e-J。科学。纳米技术。卷4(2006)504-506，(2006)。
  36. 艾林诺，我。，Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by fly ash, Fuel, 86, pp. 853–857, (2007).
    CrossRef
  37. 陈志强，陈志强，陈志强，陈志强，粉煤灰在污水处理中的应用，环境科学与技术，25(3)，(2003)。
    CrossRef
  38. žKubilay。，Gürkan, R., Savran, A., Åžahan, T., Removal of Cu(II), Zn(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by adsorption onto natural bentonite. Adsorption, 13; 41-51, (2007).
    CrossRef
  39. Vega, J. l . Ayala, J.， Loredo, J.， Iglesias, J.，膨润土对矿山废物渗滤液中重金属离子的吸附，第9届国际矿山废物大会，(2005)。
  40. Anwar, J, Shafique, U, waheed - uzz - zaman, Salman, M, Dar, A, Anwar, S.香蕉皮吸附去除水中Pb(II)和Cd(II)的研究。生物资源学报，2010,30(6):1752- 1752，(2010)。
    CrossRef
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