改性玉米秸秆对Cu<sup>2+</sup>吸附性能研究

doi:10.11894/iwt.2019-0007

摘要/Abstract

摘要：

研究了NaOH、HNO₃改性玉米秸秆对水中Cu²⁺的吸附性能及吸附特性。研究表明，改性后的秸秆表面光滑，结晶指数高，对Cu²⁺的吸附容量增大。相比未改性玉米秸秆和酸改性玉米秸秆，碱改性玉米秸秆对Cu²⁺的吸附效果最好。碱改性玉米秸秆对Cu²⁺的吸附能较好地符合Freundlich方程和伪二级动力学模型。初步推断吸附机理是秸秆表面官能团与Cu²⁺络合形成复合体的化学吸附过程。

关键词: 玉米秸秆, 改性, 吸附, Cu²⁺

Abstract:

The adsorption performance and its characteristics of NaOH and HNO₃ modified corn straws on Cu²⁺ in water were studied. The research showed that the surface of the modified straws was smooth, the crystalline index was high, and the adsorption capacity on Cu²⁺ was increased. Alkali-modified corn straw had the best adsorption performance on Cu²⁺, compared with unmodified corn straw and acid-modified corn straw. The adsorption on Cu²⁺ by alkalimodified corn straw was in good agreements with the Freundlich equation and the pseudo-second-order kinetic model. It was preliminarily inferred that the adsorption mechanism was the chemical adsorption process, in which the surface functional groups of the straw were chelated with Cu²⁺ to form complexes.

Key words: corn straw, modification, adsorption, Cu²⁺

中图分类号:

X703

张华丽,齐若男,谢嵬旭,汪树生. 改性玉米秸秆对Cu²⁺吸附性能研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(2): 71-74.

Huali Zhang,Ruonan Qi,Weixu Xie,Shusheng Wang. Study on adsorption of Cu²⁺ by modified corn straw[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(2): 71-74.

https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I2/71

图/表 6

参考文献 18

1	Sud D , Mahajan G , Kaur M P . Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions: A review[J]. Bioresource Technology, 2008, 99, 6017- 6027. URL
2	Yu Hongmei , Pang Jing , Ai Tian , et al. Biosorption of Cu²⁺, Co²⁺and Ni²⁺ from aqueous solution by modified corn silk:Equilibrium, kinetics, and thermodynamic studies[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2016, 62, 21- 30. URL
3	张吉强, 郑平. 不同改性处理玉米秸秆对氨氮吸附性能研究[J]. 工业水处理, 2017, 37 (6): 78- 81. URL
4	Song Wen , Gao Baoyu , Zhang Tengge , et al. High-capacity adsorption of dissolved hexavalent chromium using amine-functionalized magnetic corn stalk composites[J]. Bioresource Technology, 2015, 190, 550- 557. URL
5	龚志莲, 李勇, 陈钰, 等. 改性小麦秸秆吸附Cu²⁺的动力学和热力学研究[J]. 地球与环境, 2014, 42 (4): 561- 566. URL
6	李荣华, 岳庆玲, 杨亚提, 等. 巯基改性玉米秸秆吸附Hg(Ⅱ)的热力学特征研究[J]. 环境科学学报, 2012, 32 (10): 2435- 2442. URL
7	郑刘春.玉米秸秆及其纤维素的改性和吸附水体镉离子的机理研究[D].广州:华南理工大学, 2015.
8	Petrović M , Śośtarić T , Stojanović M , et al. Mechanism of adsorption of Cu2+ and Zn2+ on the corn silk(Zea mays L.)[J]. Ecological Engineering, 2017, 99, 83- 90. URL
9	刘新, 冷言冰, 谷仕艳, 等. 油菜秸杆外壳对水溶液中六价铬的吸附作用[J]. 中国环境科学, 2015, 35 (6): 1740- 1748. URL
10	梁丽萍.秸秆类生物吸附剂的制备及其对溶液中六价铬的吸附性能研究[D].兰州:兰州理工大学, 2011. URL
11	García-Rosales G , Colín-Cruz A . Biosorption of lead by maize (Zea mays) stalk sponge[J]. Journal of Environmental Management, 2010, 91 (11): 2079- 2086. URL
12	Velazquez-Jimenez L H , Pavlick A . Chemical characterization of raw and treated agave bagasse and its potential as adsorbent of metal cations from water[J]. Industrial Crops and Products, 2013, 43, 200- 206. URL
13	Petrović M , Śośtarić T , Stojanović M , et al. Removal of Pb2+ ions by raw corn silk (Zea mays L.) as a novel biosorbent[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2016, 58, 407- 416. URL
14	罗冬, 谢翼飞, 谭周亮, 等. NaOH改性玉米秸秆对石油类污染物的吸附研究[J]. 环境科学与技术, 2014, 37 (1): 28- 32. URL
15	陈嘉翔, 余家鸾. 植物纤维化学结构的研究方法[M]. 广州: 华南理工大学出版社, 1989: 3- 5.
16	Weimer P J , Hackney J M , French A D . Effects of chemical treatments and heating on the crystallinity of celluloses and their implications for evaluating the effect of crystallinity on cellulose biodegradation[J]. Biotechnology and Bioengineering, 1995, 48, 169- 178. URL
17	Arshadi M , Amiri M J , Mousavi S . Kinetic, equilibrium and thermodynamic investigations of Ni(Ⅱ), Cd(Ⅱ), Cu(Ⅱ) and Co(Ⅱ) adsorption on barley straw ash[J]. Water Resources and Industry, 2014, 6, 1- 17. URL
18	陈素红.玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究[D].济南:山东大学, 2012. URL

温度/K	288			298			313
质量浓度/(mg ·L^-1)	100	150	200	100	150	200	100	150	200
q_{e, exp}/(mg·g^-l)	8.74	8.81	9.07	9.36	9.98	8.81	10.08	10.37	10.68
				伪一级动力学模型
q_{e, cal}/(mg·g^-l)	8.85	9.11	9.38	9.53	9.81	8.98	10.37	10.46	10.89
k₁/min^-1	5.05	4.89	5.06	2.47	2.25	4.55	3.05	2.10	3.60
R²	0.991	0.979 1	0.985 2	0.994 1	0.888 9	0.952 9	0.976 5	0.874 9	0.973 5
				伪二级动力学模型
q_{e, cal}/(mg·g^-l)	9.02	8.74	9.23	9.49	9.49	8.37	10.18	10.22	10.76
k 2/ (g · mg^-1 ·min^-1)	0.019 4	0.043 0	0.027 1	0.047 9	0.238 3	0.101 4	0.046 0	0.081 1	0.030 4
R²	0.999 6	0.998 2	0.999 2	0.999 9	0.998 7	0.997 9	0.999 8	0.998 4	0.999 8

温度/K	288			298			313
质量浓度/(mg ·L^-1)	100	150	200	100	150	200	100	150	200
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				伪一级动力学模型
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				伪二级动力学模型
q_{e, cal}/(mg·g^-l)	9.02	8.74	9.23	9.49	9.49	8.37	10.18	10.22	10.76
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R²	0.999 6	0.998 2	0.999 2	0.999 9	0.998 7	0.997 9	0.999 8	0.998 4	0.999 8

温度/K	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/K	q_max/ (mg·g^-1)	K_l/ (L·mg^-1)	R²	K_F/ (mg·g^-1)	n	R²
288	9.75	0.208 5	0.872 7	4.290 4	6.290 5	0.952 6
298	10.00	0.208 3	0.871 6	4.380 6	6.255 9	0.952 8
313	10.50	0.190 3	0.878 9	4.477 0	6.087 2	0.952 1

温度/K	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/K	q_max/ (mg·g^-1)	K_l/ (L·mg^-1)	R²	K_F/ (mg·g^-1)	n	R²
288	9.75	0.208 5	0.872 7	4.290 4	6.290 5	0.952 6
298	10.00	0.208 3	0.871 6	4.380 6	6.255 9	0.952 8
313	10.50	0.190 3	0.878 9	4.477 0	6.087 2	0.952 1

温度/K	ΔG/(kJ·mol^-1)	ΔH/(kJ·mol^-1)	ΔS/(J·mol^-l·K^-1)
288	-8.05
298	-8.42	2.69	37.29
313	-8.98

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[2]	江惟, 蔡萧蝶, 文昕宇, 陈思莉, 王劲松, 张政科. 介孔硅/海藻酸钠复合材料的制备及其对放射性Sr²⁺的去除[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 90-98.
[3]	李秀玲, 宾冰, 龚盈盈, 武哲, 曾湘楚. 铁锰改性桑枝生物炭的构筑及其对水体磷的吸附[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 175-184.
[4]	王庆元, 张彦平, 李一兵, 李芬. 农膜-秸秆生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 110-120.
[5]	靳亚斌, 徐甜甜, 赵德中, 张乐, 万振杰, 张高明. Bi₂O₃基复合光催化剂的制备及其在水处理中的应用进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 10-21.
[6]	陈亚松, 苗时雨, 张驰, 李明然, 王佳琪, 张燕羽, 姜伟. 除磷吸附材料的制备及吸附机制研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 1-9.
[7]	王文豪, 程业兴, 王雨银, 侯婷婷, 吴晓峰, 李玉才. 不同种类活性炭对mZVI/活性炭吸附还原Cr（Ⅵ）的影响[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 150-158.
[8]	傅翔宇, 李亚峰, 刘奕含, 崔可清, 王玲萍. 磷酸三丁酯改性生物炭活化PMS降解双酚A的效能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 87-93.
[9]	刘清, 黄健滨, 李伟凡, 招国栋, 杨景景. 单宁酸复合海藻酸钠微球富集U（Ⅵ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 58-65.
[10]	张伟业, 申婧, 潘子鹤, 宋一朋, 成怀刚, 张慧荣. 饱和活性炭热再生过程残余物形成及影响因素分析[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 17-25.
[11]	张翠红, 王靖, 王洁, 袁文蛟. 季铵盐改性二氧化硅的制备及其吸附钒（Ⅴ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 104-114.
[12]	邓志华, 刘蕊, 李碧青. 不同生物炭的制备及其对重金属和抗生素的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 94-103.
[13]	郭紫瑞, 李红艳, 张峰, 崔佳丽, 杨群, 李赟. Fe₂O₃-CuO/rCG催化降解水中苯并三氮唑的效能与机理[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 118-126.
[14]	邓钦, 钟溢健, 李金城, 时慧慧, 韦春满, 覃佳佳. 新型除磷填料的制备及再生能力试验[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 140-148.
[15]	张毅豪, 侯保林, 王佳欣, 张婷, 任志文. Fe₃O₄掺杂改性电极电化学去除Pb²⁺的效能研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 107-113.

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