当前的世界环境

介绍

现在是源头和处理水中最重要的污染物中的重金属，其中一些是能够被同化，储存和浓缩的累积毒药，其在长期或重复短时间内暴露于低浓度的这些物质。从水溶液中除去重金属去除常见的几种方法：化学沉淀，溶剂萃取，离子交换，反渗透或吸附.²^那³
在这些方法中，合适吸附剂的吸附可以是从废水中除去重金属的有效技术。^4-6近年来，已促使日益增长的研究兴趣促使生产低成本替代品的常用昂贵的吸附剂。在我们之前的工作中，我们研究了使用许多低成本吸附剂从其水溶液中除去金属离子。^7-8

米铣削通过称为稻壳的产品产生A.这围绕了水稻颗粒。在研磨稻田期间，约78％的重量被接收为米饭，碎米和麸皮。休息22％的稻田的重量是稻壳。该稻壳含有约75％的有机挥发物质，在射击过程中，该稻壳重量的余量2％被称为灰烬，称为稻壳灰（rha）。因此，对于每1000公斤的稻草研磨，产生约220kg（22％）的果壳，并且当该稻壳在锅炉中燃烧时，产生约55kg（25％）的rha。

尼罗玫瑰厂（水葫芦厂）。水封狼王妃奇迹被认为是世界上最糟糕的侵入水上杂草。在非洲，它首先在埃及河尼罗河1890年代录得，但从那时起，整个大陆普遍存在。The plant thrives in still and slow-moving water-bodies that have become nutrient-enriched through eutrophication, and dense mats of water hyacinth now blanket many of Africa’s dams, lakes, rivers and canals.This plant causes water loss through evaporation, obstruction of navigation and fishing, and blockage of irrigation and drainage systems.

图1吸附Cr (II)的平衡时间 稻壳上的Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II) 点击此处查看数字

研究了稻壳和尼罗月季对Cr的去除效果³⁺，CU²⁺、锌²⁺，CD²⁺和铅²⁺从混合金属离子溶液中吸附。通过室内间歇实验和等温线实验，测定了稻壳和尼罗玫瑰植株的吸附效率。研究了接触时间、pH、吸附剂初始浓度、吸附剂用量对吸附的影响。并以实际电镀废水处理为例，探讨了该吸附剂的可行性。

材料与方法

图2：Cr（III）吸附的平衡时间， 尼罗玫瑰厂的Cu（II），Zn（II），CD（II）和PB（II） 点击此处查看数字

吸附剂

尼罗玫瑰厂（水风信）从远离那些可能在工业上污染的地方收集。从农业领域收集稻壳。然后通过使用干净的切割器和在80℃下干燥72小时，将两种材料切成小块。通过使用清洁的电混合器研磨干燥的材料，然后储存在清洁的塑料袋中。

化学物质

Cu的水溶液²⁺、锌²⁺，CD²⁺和铅²⁺通过用去离子水稀释10000ppm标准溶液来制备本研究，使其与去离子水进行合成溶液。溶液0.1米NaOH和0.1米HNO_3.用于pH调节。恒定离子强度0.1N纳米_3.用于所有实验。所有使用的化学物质都是分析试剂级，并从德国Merck获得。

吸附实验

通过将各吸附剂与混合铜混合进行批量研究²⁺、锌²⁺，CD²⁺和铅²⁺在实验室中制备的金属溶液。将样品在室温下以200rpm摇动，将它们的含量通过真空泵过滤通过0.45mm膜过滤器（Whatman），随后将滤液分析其Cu²⁺、锌²⁺，CD²⁺和铅²⁺在324.752nm,213.857 nm, 226.502nm和220.353 nm波长下，用ICP_OES Perkin Elmer optima 2000 DV电感耦合等离子体测定Cu (II)， Zn(II)， Cd (II)和Pb (II)金属离子的含量。

按照相同的程序，研究了不同的参数:接触时间、pH、初始金属浓度和吸附剂投加量。

将溶液吸附剂在25±2℃下以不同的时间间隔（30,60,90,120,180,240）分钟以200rpm搅拌混合物。

使用不同的溶液分析初始溶液对吸附过程的初始溶液的影响，并用NaOH和HNO调节2.5-8.5的pH值_3.确定最大吸附的最佳pH值。

初始金属浓度的影响是在25±2℃条件下，使用50 mL溶液，每个吸附剂固定1g，含不同的金属离子浓度(5-50 mg/L)。对于每种金属浓度，保留一个样品用于分析，以确定初始金属浓度。以恒速200进行平衡时间混合，测定初始金属浓度对平衡时间的影响。调整pH至最佳值，以达到最大的吸附效果。研究了不同吸附剂用量(0.25、0.5、1.0、1.5、2 g)在50 mL溶液中的间歇吸附实验，平衡时间为200。在25±2°C条件下，调整pH至最优值，使吸附量达到最大。

图5：稻壳剂量对吸附的影响 Cr（III），Cu（II），Zn（II），Cd（II）和Pb（II）金属离子 点击此处查看数字

案例研究

位于10月6日市(开罗附近的工业城市)的一家金属工厂(COMEX industrial Co.)使用所调查的吸附剂为试验台试验提供了漂洗水。在白班期间，从不同的漂洗槽运送样品，以获得受日常操作变化影响的漂洗水的近距离表征。测定pH值和重金属浓度。然后用所研究的吸附剂对废水样品进行处理。

结果与讨论

接触时间

初步进行了动力学实验评估的时间能达到互相平衡的结果呈现在图1稻壳和图2尼罗河玫瑰植物是显而易见的数据删除重要的金属发生在第90分钟,没有发现明显的变化的删除在那之后。在后续的所有实验中，平衡时间均维持在90，这一平衡时间对于稻壳和尼罗玫瑰去除Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II)离子是足够的。

图6:尼罗玫瑰植株用量对吸附的影响 Cr（III），Cu（II），Zn（II），Cd（II）和Pb（II）金属离子 点击此处查看数字

还需要指出的是，由于系统中的活性吸附位点数量固定，且每个活性位点只能吸附单层中的一个离子，^9.吸附剂表面对金属的吸收最初是快速的，随着残留在溶液中的金属离子对活性位点可用性的竞争加剧，金属吸收速度会减慢。金属去除率对开发天然吸附剂基水处理技术具有重要意义。

pH对吸附的影响

在25±2℃条件下，吸附量不变的Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II)的ph吸附边如图3所示，尼罗玫瑰植株如图4所示。所有实验均在pH为2.5-8.5范围内进行，避免化学沉淀，从而使金属去除与吸附过程相关。从图3和图4可以看出，两种吸附剂对Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II)的最大吸附量均出现在pH为4.5 ~ 6.5时。金属阳离子的吸附量随pH的增加而增加，在pH为2.5时达到最小值。这可以在较低pH值的碱上得到证明，即H⁺离子与系统中吸附位点的金属阳离子竞争，这又导致局部释放。重金属阳离子在极端酸性条件下完全释放。^10.

表1:吸附Temkin常数值 Cr (III)， Cu (II)， Zn(II)， Cd (II)和Pb (II)离子 点击这里查看表格

所得结果也与Asma Saeed的结果一致等等。对Pb (II)， Cd (II)， Cu (II)和Zn (II)的吸附性能。他们指出，所有金属的吸附在pH 2是微不足道的，然后随着pH的增加而增加。

这可以通过以下事实是：：在生物吸附表面上的带负电荷组的可用性是对金属的吸附所必需的，^10.在高度酸性pH 2处，由于H +和H3O在系统中存在净正电荷，因此在系统中存在净正电荷⁺。在这种系统H +与金属离子竞争，^12.导致活性位点被质子化到生物吸附表面上的金属结合的虚拟排出。²这意味着在较高的H⁺浓度增加，吸附剂表面的正电荷增加，从而降低吸附剂与金属阳离子之间的吸引力。^15.相反，随着pH的增加，更加负荷的表面可获得，从而促进更大的金属摄取。^16.

吸附剂用量对吸附性能的影响

吸附剂质量对稻壳对Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)、Pb (II)吸收速率的影响如图5所示，尼罗玫瑰植株如图6所示。将溶液的pH调整到最佳pH范围(4.5 ~ 6.5)。结果表明，随着吸附剂用量的增加，金属离子的去除率增加。可以看出，随着吸附剂用量的增加，吸附剂的去除率总体上有所提高，达到一定的限度后达到最大吸附量。这是预期的，因为溶液中吸附剂的剂量越大，离子的可交换位置就越大。稻壳用量从1.5g增加到2g时，稻壳对Cd (II)、Cu (II)和Zn (II)的脱除率降低。这是符合S.F. Montanher的等等。17的研究发现，随着米糠浓度的增加，单位重量吸附剂对金属离子Cd (II)、Cu (II)、Pb (II)和Zn (II)的去除率降低。这一事实已被证明是合理的，因为在较高浓度下，吸附剂粒子的聚集/聚集造成了某种阻碍。此外，由于吸附剂的吸附容量利用率较低，吸附位点在吸附过程中保持不饱和状态。因此，对于去除给定数量的金属离子，使用小批量的吸附剂而不是单批进行更经济。

表2：冲洗的特征 金属电镀厂的水(COMEX) 点击这里查看表格

吸附等温线研究

用Langumuir、Freundlich和Temkin等温线模型分析了稻壳和尼罗蔷薇对Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II)的吸附平衡数据。最适合Temkin等温线的数据如下式所示:

Temkin方程。在哪里，

C =平衡时溶液中吸附质的浓度(mg/L)。

X=每单位质量吸附剂吸附的金属量(mg/g) a和b是与吸附量和吸附强度有关的常数。

如上所述，在特定pH值下的等温线常数分别由图中确定，如表1所示。回归(R值²[表1]表1中介绍，表明Cu（II），Zn（II），CD（II）和Pb（II）的吸附数据井井井，用于两种吸附剂。

Temkin等温线拟合目前的数据，因为它首先考虑了更具能量吸附网站的占用。对于天然未经修饰的材料，例如研究的材料，其吸附位点具有高度能量不等同的可能性。^18.

案例研究

将优化后的方法应用于电镀废水中铜(II)和锌(II)的去除，拓宽了该技术的适用性。

表2显示了冲洗水分的分析结果。这些结果显示，铜和锌的存在高于世界银行标准的允许限制，用于电镀流出物放电进入地表水，并根据埃及环境法的水中金属的允许极限。^19-20

为研究吸附剂对废水中铜、锌的去除效果，采用了实验研究得到的最佳吸附条件。稻壳对铜、锌的去除率分别为54.91%和84.46%。尼罗玫瑰对铜和锌的去除率分别为16.86%和73.44%。

结论

研究结果表明稻壳和尼罗玫瑰具有去除混合金属离子中Cr (III)、Cu (II)、Zn(II)、Cd (II)和Pb (II)的潜力。通过调查可以得出以下结论:

• 动力学研究表明，在90分钟内达到稻壳和尼罗玫瑰厂的Cr（III），Cu（II），Zn（II），Zn（II），CD（II）和PB（II）的均衡。联系方式在稻壳和尼罗玫瑰厂和水溶液之间。
• 最大吸附值对应的最适pH在4.5 ~ 6.5之间。
• 对金属的吸附程度随稻壳和尼罗玫瑰用量的增加而增加。
• 实验数据用Temkin等温线拟合得最好
• 稻壳和尼罗河玫瑰厂表现出良好的去除效率来处理电镀废水，使它们可以被认为是可用作治疗方法中的中和剂的廉价材料。

结果对于开发用于设计废水处理厂的适当技术非常有用。该过程在经济上可行，易于执行。

参考文献

1. 翁春华，黄春平，“粉煤灰与水泥固定处理金属工业废水的研究。”j . Envir。Eng,asce，（1994）120（6）：1470-1487。
2. B. Bayat，高钙土耳其飞灰对水溶液中锌(II)和镉(II)的联合去除，水空壤污染。136年(2002年):69 - 92。
3. G. Gupta和N.托雷斯，使用粉煤灰在减少废水污水中的毒性和重金属中的毒性，j .风险。板牙。（1998）57：243-248。
4. Ramos R.，伯纳尔J.L.A.，Mendoza B.，Mendoza B.，Fuentes R.Adand，“将锌（II）的吸附从水溶液中的活性炭”吸附。“刊中有害物质（2002）90（1）：27-38。
5. “球粘土对重金属的吸附:竞争与选择性。”东京大学学报信息科学（2001）。
6. Yu L. J.，Shukla S.，Dorris K. L.，Shukla A.和Margrave J. L.“通过枫木锯末的水溶液吸附铬。”危险材料杂志.，（2003）100（1-3）：53-63。
7. Abdel-Ghani, n.t.， Hefny, M.， El-Chaghaby, h.a.f。那"Removal of lead from aqueous solution using low-cost abundantly available adsorbents."Int。j .包围。科学。科技。(2007) 4(1): 67 - 73。
8. n.t. Abdel-Ghani, R.M. El-Nashar和g.a. El-Chaghaby。那"Removal of Cr (III) and Pb (II) from solution by adsorption onto Casuarina Glauca tree leaves." In press in the Electronic journal of environmental , agricultural and food chemistry, Spain (2007).
9. Langmuir I.，“玻璃，云母和铂金机表面上的气体吸附。”J.IM。化学。SOC。40(1918): 1361。
10. 福斯特纳和惠特曼，《水生环境中的金属污染》。施普林格弗拉格，柏林-海德堡，纽约，(1981)21。
11. Saeed A.， Iqbal M.和Akhtar M. W.，作物碾磨废料(黑克壳)从单一和多金属(Cd, Cu, Ni, Zn)溶液中去除和回收铅(II)”刊中有害物质。，(2005) 117(1): 65 - 73。
12. Luef，E.，猎物，T.，Kubicek，C.P.，“通过真菌废物的生物吸附纤维。”苹果。微生物。Biotechnol.。34(1991): 688 - 692。
13. Low k.s.， Lee C.K.和Lee K.P.染料处理的油棕纤维对铜的吸附生物。技术。44(1993): 109。
14. Aldor I.，最新，e和volsky，B。，“从藻类生物吸附炉中解吸镉。”可以。J。化学。嘉。（1995）73：516-522。
15. Saeed A.，IQBAL M.和Akhtar M.W.“农业和木材废物的应用在污染的水性介质中的重金属的吸附。巴基斯坦J.科学。印第安纳州Res。。（2002）45：206。
16. Chang J. S.，Law R.和Chang C.C.，“铅，铜和镉的生物量，铜绿假单胞菌Pu21”水res。31(1997): 1651。
17. Montanher s.f.， Oliveira E.A.和Rollemberg M.C.通过在米糠上吸附去除水溶液中的金属离子杂志危险材料。(2005) 117(2): 207 - 211。
18. Kolasniski K.W.“Surface Science”Wiley，Chist，英国（2001）。
19. 世界银行。“防污和减排：电镀行业。”草稿技术背景文件。环境部门，华盛顿州，D.C（1996）。
20. 埃及《颁布环境法及其执行条例》第4号法(1994年)。