我国重金属吸附剂的研究进展.doc

我国重金属吸附剂的研究进展摘 要：随着我国重工业的发展，带来了巨大的经济利益的同时，也对环境造成了严重的重金属污染。在今天，治理与发展才是时代的主题。重金属吸附剂的研究是近些年的重要发展领域，综述了今年来我国重金属吸附剂的研究进展，列出了不同重金属的吸附剂的种类以及实验效果利用前景。关键词：重金属吸附剂; 种类研究。 重金属被利用得非常广泛，在被腐蚀或者其他途径由集中的重金属排入土壤河流等非常难再次收集的形式，就对环境造成严重的影响。重金属污染物不能被生物分解去除，只有形态或价态变化。在地面水、地下水等水环境中迁移并通过土壤、生物体不断转化和积累，对生态环境的危害极大，其污染范围广、持续时间长，并最终通过食物链传递危及人类健康。调查研究表明，我国多个地区主要矿区的土壤及周边水体均遭受到铅、镉、汞、锌等重金属复合污染，通过水生植物、农作物等富集，在一定条件下对鲫鱼、泥鳅、水螅等产生了联合毒性，对生态环境的危害明显，欧洲一些国家也陆续报道过由重金属污染引起的环境事件，因而重金属污染已经成为威胁人类社会发展的重大环境问题。近20 多年来，环境中重金属污染控制与资源利用等一直都是国际环境界的研究热点课题。再次将它们富集起来再利用，就需要金属吸附剂对重金属进行富集。我国重金属吸附剂的研究种类情况一、壳聚糖及其与之相关的重金属吸附剂1 壳聚糖是甲壳质乙酰化的产物，由氨基一D一葡萄糖和N一乙酰基一D一葡萄糖胺单体通过B一1，4一糖苷键连接形成，是多糖类化合物中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质。壳聚糖结构中具有一NH，和一oH基团，对金属离子有较强的结合作用 ，且还具有无毒、可生物降解等优点。因而是一种十分理想的重金属吸附剂，对各种含重金属离子的废水的深度处理都具有较为明显的效果 。但由于壳聚糖机械强度不高、易在酸性介质中溶解 、对重金属离子的吸附效果易受水质影响，所以应用受限。 壳聚糖的交联接枝等改性方法是壳聚糖局限性的改良。交联改性是增强壳聚糖稳定性、改进了吸附能力（特别对Cu2+吸附的提高）。不过，随着交联程度的增加最大吸附量却在减小。2 壳聚糖的接枝改性 接枝改性的目的是将不同功能的基团(如羧基、氨基或含硫基团)接枝到壳聚糖或交联壳聚糖分子中，这可使壳聚糖的结构或性质得到如下改善：(1)增加壳聚糖的吸附位点数量；(2)拓宽壳聚糖吸附剂的pH适用范围；(3)提高吸附选择性。3 壳聚糖一无机吸附剂壳聚糖或其衍生物通过和一些本身具有较好吸附性能的无机物质如黏土、硅酸盐等经过物理或化学作用可形成有机一无机复合材料。壳聚糖在硅酸盐层间的固定并不会使壳聚糖吸附能力下降；由于有硅酸盐层作为载体，壳聚糖吸附剂在吸附重金属之后可以轻易地取出，回收方法极为方便。4 分子印迹壳聚糖吸附剂Xi等 叫以微滤尼龙膜为骨架，不同相对分子质量和含量的聚乙二醇(PEG)为印迹分子以控制表面形态， 一缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为交联剂，通过壳聚糖交联和GPTMS在PEG模板上聚合的同时反应，制备出一种具有特殊性质的有机一无机复合膜材料。PEG的加入使得复合材料形成了空间网状结构，有了更大的表面积和更多的有效吸附位点，因而吸附量增加。二、螯合树脂S930 对Cu(II)、Pb(II)、Cd(II) 的吸附性能与作用机理研究螯合树脂S930对单组分与双组分体系中Cu(II)、Pb(II)、Cd(II) 的吸附。在最佳pH为5.0左右，吸附过程符合Langmuir 方程，而对Cd(II) 的吸附过程符合Freundlich 方程。吸附过程在6h 左右达到平衡，且符合Lagergren 二级吸附动力学模型，表明化学作用是吸附速率决定步骤。Cu(II)、Pb(II) 的动态吸附过程符合Thomas 模型，相对吸附效果较好。FT-IR、XPS及HASB 同时证明树脂对Cu(II)、Pb(II) 的作用包括离子交换与配位作用，而对Cd(II) 的作用以离子交换为主，是树脂对Cd(II) 吸附选择性较差的主要原因。溶液pH 对吸附量的影响：图1 pH 对Cu(II)、Pb(II)、Cd(II) 吸附量的影响 图2 树脂对Pb(II) 等温吸附曲线三、羧甲基纤维素接枝丙烯酸掺杂聚苯胺对Pb(II)的吸附研究聚苯胺高分子(PANI)具有结构多样化、导电强的特点，成为最有应用价值的导电高分子之一。以过硫酸钾为引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用自由基聚合法使羧甲基纤维素与丙烯酸进行接枝共聚并掺杂聚苯胺，应用于Pb(II)的吸附研究。羧甲基纤维素、丙烯酸和聚苯胺的质量比为2:3:1、PH=6时复合材料表现出最佳吸附性能；吸附时间为45min时，吸附率大于97%。四、改性麦糟吸附剂处理重金属的研究麦糟的主要成分为，纤维素(23.6%)、半纤维素(18.9%)、木质素(11.5%)和蛋白质(22.3%),其中富含羟基,表现出多元醇的性质。麦糟本身具有吸附重金属离子的能力,同时又能够发生酯化等一系列化学反应,为引入有利于吸附重金属离子的功能基团提供了有利条件。酯化改性麦糟与酯化改性麦糟相比,巯基化改性麦糟对Cu2+、Zn2+的理论饱和吸附量更大,这是由于Cu和Zn与巯基乙酸所形成配合物的稳定化能比其与柠檬酸所形成配合物的稳定化能高。酯化改性麦糟和巯基化改性麦糟对各重金属离子的竞争吸附能力略有差别,分别为：PbCuCd Zn Ag和Cu Pb Cd Zn。研制的酯化改性麦糟和巯基化改性麦糟吸附剂在重金属废水深度处理中具有极大的应用潜力。五、丝瓜络的化学改性及其对金属离子的吸附一氯乙酸对其进行化学改性,得到一种具有较强吸附能力的丝瓜络大孔树脂。电导率法研究表明,在一定浓度范围内,丝瓜络对Fe3+、Zn2+吸附动力学不符合Boyd方程,即吸附不是由液膜扩散控制。对Fe3+与Zn2+吸附符合Langmiur吸附等温式,其饱和吸附量分别为27.4mgg-1和36.6mgg-1。六、蒙脱石复合颗粒吸附剂的制备及处理含重金属废水的研究蒙脱石/粉煤灰颗粒吸附材料制备最佳工艺条件为:蒙脱石与粉煤灰的比例7:3,焙烧温度450,焙烧时间为0.5h,添加剂比例为蒙脱石/粉煤灰总质量的10%,颗粒直径为1-2mm。按上述条件所制成的颗粒吸附材料吸附效果好,且散失率低。颗粒吸附材料重复吸附处理废水中重金属的效果较好,且造粒效果较好。七 、粉煤灰超细改性及吸附性能研究1 粉煤灰是具有活性的多孔球状细小颗粒,有一定的吸附性能,近年来,在废水治理中的应用与研究也越来越多,并取得了一定的成就,形成了以废治废的良性循环。但是其吸附性能普遍不佳,有必要对其进行改性处理。进行超细处理,然后进行碱改性及微波改性实验研究,以提高其吸附性能。2 改性粉煤灰改性处理能大大提高粉煤灰的吸附性能,并能有效吸附水溶液中的重金属离子。粉煤灰经1 mol/L盐酸和1 mol/L硫酸的混合酸在80下浸泡60 min,其中盐酸、硫酸体积比为1:3,粉煤灰与酸的固液比为1/8 （g/mL）,在浸泡过程中加入铁粉0.2 g/L,氯化钠0.3 g/L,得到去除效果好的改性粉煤灰。粉煤灰对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附等温线符合Freundilich和Langmuir两种模式。八、临江三级硅藻土吸附重金属的研究1 硅藻土具有巨大的比表面积、强大的吸附能力以及表面酸性或表面电性等其独特的物理化学性质,是一种环境友好型的优良天然吸附剂。我国硅藻土资源储量巨大、分布广泛,但其品位普遍较低,所以利用三级硅藻土来去除重金属具有较强的实际意义。临江三级硅藻土能对多种重金属进行吸收，效果良好。2 改性硅藻土用碳酸钙对其进行改性,提高硅藻土对重金属离子的吸附性能,从而制备出高效廉价的重金属离子吸附剂。实验研究表明:一定范围内,增加用土量,延长吸附作用时间,升高吸附温度,提高pH值均可改善对重金属离子的去除效果,而随着重金属离子初始浓度的增加其吸附去除率是下降的,硅藻土对重金属离子的吸附模型较好的符合Langmuir吸附等温式。改性硅藻土吸附剂具有较好的重复利用性,经盐酸洗脱再生后仍保持良好的吸附能力。九、海泡石对铅和镉的吸附研究海泡石是一种纤维状的硅酸盐粘土矿物,因具有巨大的比表面积和独特的孔结构而表现出良好的吸附性。海泡石对Pb2+和Cd2+有较强的吸附能力,用马弗炉焙烧活化能改善海泡石的吸附性能,提高其吸附能力。两种吸附剂对Pb2+和Cd2+的吸附效果依次为热改性海泡石对Pb2+和Cd2+吸附的吸附能力天然海泡石对Pb2+和Cd2+的吸附能力。两种吸附剂对Pb2+和Cd2+的吸附都比较快。十、板蓝根对含铅废水吸附性能的研究板蓝根能较快速地吸附含铅废水中的铅。在pH6.07.0、吸附3h左右是吸附的适宜条件。通过对板蓝根用酸碱方法进行改性，能有效提高板蓝根吸附铅的能力，吸附能力由87.1%提高到了88.82%。板蓝根药渣对Pb2+的吸附符合Freundlieh吸附等温式，线性回归系数为0.9977。用Langmuir方程对吸附等温线进行了线性拟合，也能呈现出良好的线性关系，线性回归系数为0.9864。十一、橘子皮生物吸附剂化学改性合成及其对重金属离子吸附研究纤维素、果胶等,分别利用巯基乙酸和二硫化碳,通过化学改性,制备了两种重金属离子生物吸附剂：巯基乙酸改性橘子皮(MOP)和黄原酸化橘子皮(XOP),并将它们用于水溶液中Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+和Ni2+的吸附。吸附等温线研究结果表明,MOP对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Ni2+的吸附均符合Langmuir和Freudlich模型,对Cd2+的吸附则采用Langmuir模型拟合。结论：吸附等温线研究结果表明,当吸附重金属符合Langmuir和Freudlich模型,重金属的吸附最佳。重金属吸附剂一般分为未改性的物质和改性后的物质。相比较来说，改性过的吸附剂效果明显优与未改性的。我国吸附剂的发展种类多，改性吸附剂的发展也较成熟。但高端改性研究还需要进一步发展。 参考文献：【l】田艳，张敏，程爱民壳聚糖及其衍生物在工业污水处理中的研究及应用【2】工业水处理，2007，27(3)：7-9【3】郝明，陈建中，陈长安壳聚糖及其衍生物在水处理中的研究进展【4】西南给排水。2008，30(6)：3233【5】 An H K, Park B Y, Kim D S. Wat Res J. 2001, 35(15): 3551. 季君晖. 离子交换与吸附 J. 1999, 15(16): 511.【6】 李永华, 王五一, 杨林生 等. 环境科学 J. 2005, 26(5): 187.【7】 李永华, 姬艳芳, 杨林生 等. 农业环境科学学报 J. 2007, 26(1): 103.【8】 谷白云, 商云帅, 吴健 等. 离子交换与吸附 J. 2008, 24(2): 154.【9】吴涓, 李清彪, 邓旭. 离子交换与吸附 J. 1998, 14(2): 180.【10】何炳林, 黄文强. 离子交换与吸附树脂 M. 上海: 上海科技教育出版社, 1995, p63【11】孙胜玲，马宁，王爱勤铜模板交联壳聚糖对金属离子的吸附性能研究【J】离子交换与吸附，2004，20(3)：193198【12】石光，袁彦超，陈炳稔交联壳聚糖的结构及其对不同金属离子的吸附性能【J】应用化学，200522(2)：195199【13】石光，胡小艳，郑建泓，等cu(11)印迹壳聚糖交联多孔微球去除水溶液中金属离子叨离子交换