板栗加工廢棄物對(duì)食品廠清洗用水中Pb2+和Cd2+的吸附研究.pdf

1、板栗（Castanea mollissima）屬殼斗科栗屬植物，原產(chǎn)我國，也稱中國板栗。21世紀(jì)，我國的板栗加工技術(shù)有了較大發(fā)展，板栗出現(xiàn)了各種深加工，各種以板栗為原料的產(chǎn)品層出不窮。伴隨著板栗產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，產(chǎn)生了大量板栗加工廢棄物，如栗殼、栗苞等等，其產(chǎn)量高達(dá)5萬t。如果不加以利用與開發(fā)不僅僅是對(duì)資源的浪費(fèi)，更會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
　　本文將廢棄板栗皮作為吸附劑，對(duì)改性前后水溶液中Pb2+和Cd2+的吸附效果進(jìn)行了研究。分別

2、從:不同粒徑、吸附溫度、吸附時(shí)間、pH、重金屬離子濃度、料液比對(duì)Pb2+和Cd2+吸附效果的進(jìn)行研究，同時(shí)探究了其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程以及共存離子和螯合劑對(duì)吸附效果的影響。應(yīng)用響應(yīng)面分析法得出了改性板栗皮最優(yōu)的吸附條件。并采用輻照法對(duì)重金屬Pb2+和Cd2+進(jìn)行了吸附。用電鏡掃描的方法以及紅外掃描方法，得到改性前后板栗皮表層的變化。從實(shí)地采集水樣，將改性板栗皮板栗用于實(shí)地水樣中Pb2+和Cd2+的吸附。所得到的具體結(jié)果如下:
　　(

3、1)以改性前后板栗皮為材料，采用單因素試驗(yàn)方法，研究了改性前后板栗皮對(duì)廢水中Pb2+和Cd2+的吸附問題，得到板栗皮改性前后的最佳吸附條件。其中改性前對(duì)Pb2+的吸附條件為:過200目篩、吸附溫度45℃、吸附時(shí)間3h、溶液pH值4.5、濃度40mg/L、料液比1∶40，去除率為80.90％，最高吸附量為21.05 mg/g;對(duì)Cd2+的吸附條件為:過200目篩、吸附溫度45℃、吸附時(shí)間3h、溶液pH值4.5、濃度為30 mg/L、料液比

4、1∶40，去除率為78.79％，最高吸附量為11.47 mg/g。改性后板栗皮對(duì)Pb2+的條件為:過200目篩、吸附溫度35℃、吸附時(shí)間2h、pH=4.5、濃度160 mg/L、料液比1∶55，去除率為85.57％，最高吸附量為57.7 mg/g:改性后板栗皮對(duì)Cd2+的條件為:過200目篩、吸附溫度35℃、吸附時(shí)間2h、pH=4.5、濃度90 mg/L、料液比1∶55，去除率為83.27％，最高吸附量為39.4 mg/g。Langmu

5、ir模型對(duì)板栗皮對(duì)Cd2+的吸附符合擬合較好，F(xiàn)reundlich模型則對(duì)于板栗皮對(duì)Pb2+的吸附擬合較好，板栗皮對(duì)Pb2+和Cd2+吸附的動(dòng)力學(xué)過程均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。得到結(jié)果為:兩種吸附劑的吸附主要發(fā)生在單分子層表面吸附。
　　(2)以改性板栗皮為材料，采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到改性板栗皮對(duì)廢水中Pb2+和Cd2+最佳吸附條件。對(duì)Pb2+的吸附條件為:吸附溫度36.18℃、pH=4.8、濃度為114.27mg/L，去除率為88.7

6、4％;對(duì)Cd2+的吸附條件為:吸附溫度36.18℃、pH=4.8、濃度為84.67 mg/L，去除率為84.74％。
　　(3)以改性前后板栗皮為材料，采用傳統(tǒng)加熱以及輻照的方法考察溶液中存在的共存離子(Cu2+、Mg2+、Na+、Ca2+)及螯合劑（乙二胺四乙酸二鈉，檸檬酸）對(duì)廢水中對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附影響。溶液中存在的Cu2+、Mg2+、Na+、Ca2+均會(huì)與Pb2+和Cd2+產(chǎn)生競(jìng)爭而影響吸附效果，其中對(duì)Cd2+的影響

7、相比Pb2+較大，吸附影響強(qiáng)弱關(guān)系為:Cu2+＞Ca2+ ＞Mg2+＞Na+;螯合劑對(duì)吸附效果影響顯著，對(duì)Pb2+和Cd2+均降低至5％以下。得到的結(jié)果為:共存離子對(duì)重金屬吸附效果的強(qiáng)弱與離子半徑以及原子質(zhì)量有關(guān)。
　　(4)以改性前后的板栗皮為材料，采用紅外光譜和電鏡掃描的方法，研究了板栗皮吸附容量及吸附效果提升的問題。結(jié)果顯示，板栗皮表面存在的眾多活性基團(tuán)對(duì)吸附產(chǎn)生主要作用，電鏡掃描結(jié)果表明改性后的的板栗皮表面變得疏松多孔，增

8、大了吸附面積，從而提高吸附率和吸附容量。這說明經(jīng)過改性改變了吸附劑的表面結(jié)構(gòu)，使得吸附劑與溶液中的重金屬離子接觸更加充分，提高了吸附效果。
　　(5)以改性板栗皮為材料，采用輻照單因素及正交試驗(yàn)的方法，研究了改性后板栗皮對(duì)廢水中Pb2+和Cd2+最佳吸附條件。對(duì)Pb2+的吸附條件:7 KGy、pH=5、180mg/L，去除率由83.10％提高至93.35％;對(duì)Cd2+的吸附條件:7 KGy、pH=5、100 mg/L，去除率由42

9、.73％提高至89.82％。使用輻照的方法對(duì)實(shí)地采集的水樣進(jìn)行吸附試驗(yàn)得到對(duì)Pb2+和Cd2+的去除率分別由83.10％和42.73％提高至93.35％和76.82％。得到的結(jié)果為:輻照可以提升改性板栗皮對(duì)重金屬鉛和鎘的吸附效果，可以替代傳統(tǒng)加熱吸附，從而節(jié)約能源。迄今為止國內(nèi)外對(duì)改性板栗皮輻照吸附廢水中Pb2+和Cd2+鮮有報(bào)道。
　　(6)以改性板栗皮為材料，采用循環(huán)解吸吸附的方法，研究了改性板栗皮的循環(huán)利用能力的問題。改性吸