苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附作用的研究

摘要：

生物吸附法以其材料易得、吸附效果好、易解析、环境友好等优点而被广泛的应用于水溶液中低浓度重金属离子的吸附去除.光谱学显示苦荞茶含有多种基团且表面结构疏松,对水溶液中金属离子具有一定吸附潜力.探讨苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附作用光谱分析.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)对苦荞茶吸附铅、铜、镉、锌、铬前后进行表征,初步解析苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附作用.使用等温吸附方程(Langmuir,Freundlich,Temkin和Dubinin-Radushkevich)与动力学方程(准一级、准二级和颗粒内扩散)来评价苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附方式及行为.响应面法是一种数学建模的优化方法,能回归拟合各因素与实验结果之间的函数关系,从而确定实验因素及其交互作用对目标值的影响程度.采用响应面法考察目标离子初始浓度(A)、吸附剂颗粒大小(B)、吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)四个因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子能力的影响作用及程度.等温吸附方程显示,苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附方式以多层吸附方式为主,伴有其他吸附类型,苦荞茶对目标重金属吸附量排序为:铅>镉>铜>锌>铬,即为:30.67>16.18>13.85>10.81>8.43 mg·g-1.动力学方程与苦荞茶扫描电镜(SEM)提示,苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子吸附过程符合准二级动力学,其吸附速率由液膜扩散和颗粒内扩散作用共同控制,而且苦荞茶表面疏松的结构出现表面趋于平滑,孔洞出现融合的现象.能谱分析(EDS)与傅里叶红外光谱(FT-IR)证实了水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子被苦荞茶所吸附,苦荞茶中—OH,—CH2,—CH3,—C=O,—NH,—C—O,=C—H基团参与水溶液中铅、铜、镉、锌、镉离子结合吸附作用并存在同一类型的基团吸附结合不同目标离子的现象.响应面法构建考察因素影响苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子去除能力模型,其调整回归决定系数分别为Adj R2Pb=97.10,Adj R2Cu=98.44,Adj R2Cd=94.55,Adj R2Zn=92.71,Adj R2Cr=97.02,说明非线性模型可用来评价考察因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子影响作用.响应面法分析表明,考察因素[离子初始浓度(A)、吸附剂颗粒大小(B)、吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)]对铅、铜、镉、锌、铬离子去除率影响作用大小排序为:铅离子(A>D>B>C)、铜离子(A>C>D>B)、镉离子(A>B>C>D)、锌离子(B>C>A>D)、铬离子(C>B>D>A).研究结果说明,苦荞茶对水溶液中铅、铜、镉、锌、铬离子具有良好的吸附作用,为苦荞茶拓展新的应用途径提供了参考依据.

关键词：生物吸附、苦荞茶、响应面法、重金属离子

所属期刊栏目：39

分类号：X703.5(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金项目41501112;四川省教育厅项目17ZA0116;国家大学生创新训练项目201513705004

在线出版日期：2019-03-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：269-277