本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用原生甜杏仁皮吸附廢水中重金屬鉛離子的方法。

背景技術(shù)：

鉛是一種公認(rèn)的重金屬污染物，同時，鉛污染也是最嚴(yán)重的環(huán)境問題。鉛在人體內(nèi)不僅無任何生理作用，有害健康，還不能被自然生物降解，從而通過食物鏈系統(tǒng)，在動物和人體內(nèi)累積，對生物體造成巨大傷害。隨著工業(yè)的發(fā)展，如鉛酸蓄電池、冶金、印刷、有色金屬采選等行業(yè)，在生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生大量含鉛廢水，會對土壤和地下水源造成污染。目前處理含鉛廢水的工藝主要有：吸附法、沉淀法、生物法或離子交換法等。其中，生物法主要是利用生物體本身的特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)來吸附廢水中的重金屬離子，然后通過將生物吸附劑與水溶液分離，達(dá)到處理廢水的目的。這種方法因其具有成本低、方法簡單并能很好的避免去除不徹底、易造成二次污染等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于處理含鉛廢水，成為當(dāng)前一個研究熱點。

近年來，已有一些生物質(zhì)用于廢水中鉛的處理，如：蒲草（CN 102989425 B）、玉米葉（CN 103599754 B）、玉米衣（CN 103771555 B）、玉米須（CN 103816873 A）等。生物質(zhì)吸附劑因其具有來源廣泛、種類繁多、易得、綠色環(huán)保等優(yōu)點已越來越多地被應(yīng)用到重金屬廢水的處理中。目前，尋找或制備新穎的生物質(zhì)吸附劑已引起人們的廣泛關(guān)注。

杏仁皮上含有多種非金屬和金屬元素，尤其富含有大量的羥基、羧基及氨基等官能團(tuán)，它有可能成為一種高效的去除重金屬的生物吸附劑。杏仁皮作為杏仁制品的固體廢料被傾倒，其價值尚未被充分開發(fā)利用。而鉛對環(huán)境及社會的危害極其嚴(yán)重，一旦過度攝入人體將嚴(yán)重影響健康，因此將杏仁皮作為生物吸附劑處理含鉛廢水，該方法尚未見文獻(xiàn)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用原生甜杏仁皮作為生物質(zhì)吸附劑處理含鉛廢水的方法，該方法處理工藝簡單、易操作、并且處理成本低，有效的實現(xiàn)了廢物的利用價值，對含鉛廢水處理效果良好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用原生甜杏仁皮吸附廢水中重金屬鉛離子的方法，具體為：將原生甜杏仁皮洗滌、干燥處理、研磨至顆粒大小為20-200目，得到原生杏仁皮生物質(zhì)吸附劑；將待處理的含金屬鉛離子廢水的pH值調(diào)節(jié)為1.0-6.0，然后加入本發(fā)明的原生甜杏仁皮生物質(zhì)吸附劑，25-45℃條件下恒溫振蕩吸附即可；吸附時間為1-120min。

所述的洗滌為用去離子水洗滌 2-3次。

所述的干燥處理為采用恒溫干燥箱，在50℃條件下干燥4h。

所述的顆粒大小優(yōu)選為40-140目。

所述的含鉛離子廢水中鉛的濃度為0.050-5.0mmol·L^-1，優(yōu)選為0.15mmol·L^-1，所述的調(diào)節(jié)pH值為用 0.1mol·L^-1的硝酸和0.1mol·L^-1的氫氧化鈉調(diào)節(jié)；所述的pH優(yōu)選為3.0-6.0。

所述的含鉛廢水用量與原生甜杏仁皮生物質(zhì)吸附劑的用量比例為25mL：5-100mg；優(yōu)選的，所述的含鉛廢水用量與原生甜杏仁皮生物質(zhì)吸附劑的用量比例為25mL：20-50mg。

所述的振蕩吸附中振蕩的速率為150rpm。

所述的吸附時間優(yōu)選為30-50min。

本發(fā)明的有益效果。

本發(fā)明的吸附劑為生物質(zhì)吸附劑，原料屬于食品副產(chǎn)品來源廣泛，無生態(tài)毒性，不會產(chǎn)生二次污染，而且還達(dá)到了以廢治廢的目的，屬于一種環(huán)境友好型的吸附劑，應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明的原生甜杏仁皮生物質(zhì)吸附劑的制備過程，簡單方便、易操作；本發(fā)明得到的原生甜杏仁皮生物質(zhì)吸附劑在低濃度下對廢水中的鉛金屬有顯著的吸附效果，速度快，30min內(nèi)吸附基本完成；本發(fā)明的處理工藝條件不苛刻，pH為3.0-6.0范圍內(nèi)，受溫度影響可忽略不計，吸附劑用量少，僅為20mg，吸附容量大。

附圖說明

圖1原生甜杏仁皮吸附劑的紅外圖。

圖2原生甜杏仁皮吸附劑吸附重金屬鉛后的紅外圖。

圖3原生甜杏仁皮吸附劑的電鏡圖。

圖4原生甜杏仁皮吸附劑的能譜圖。

圖5原生甜杏仁皮吸附劑原料及粉碎圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，實施例是實驗室小型制備方法，描述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

實施例1。

將原生甜杏仁皮先用去離子水洗滌去除灰塵和雜質(zhì)，再用恒溫燥箱在50℃下干燥，干燥后的原生杏仁皮用研缽研磨，得到40-140目的原生杏仁皮生物質(zhì)吸附劑，密封備用。

用實施例1制備得到的生物質(zhì)吸附劑進(jìn)行以下實施2-6中的去除Pb²⁺的吸附實驗。

實施例 2。

移取25mL，低濃度 (0.050、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70mmol·L^-1)的Pb²⁺溶液，置于100mL的錐形瓶中，用0.1mol·L^-1的硝酸/氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為4.0，加入20mg實施例1制備的原生甜杏仁皮作為吸附劑，25-45℃條件下，在轉(zhuǎn)速為150rpm 的恒溫振蕩器上吸附50min后，用濾紙過濾，取濾液，稀釋不同的倍數(shù)，用火焰原子吸收分光光度計測定 Pb²⁺的濃度。結(jié)果如表1所示。

Pb²⁺的吸附率按照以下公式計算（下同）。

。

上式中，C₀為吸附前廢水中Pb²⁺濃度 (mmol·L^-1)，C為吸附一定時間后廢水中剩余的Pb²⁺濃度 (mmol·L^-1)。

表1：吸附劑在不同初始濃度的含鉛廢水中對Pb²⁺的吸附效果。

由表1可知，金屬初始質(zhì)量濃度在0.050-0.20mmol·L^-1時，吸附率均在90%左右及以上，吸附效果很好；繼續(xù)增大濃度0.30-0.70mmol·L^-1，吸附效率逐漸減小，但平均吸附率均在50%以上。

實施例 3。

移取25mL，一系列濃度(1.0、2.0、3.0、4.0、4.5、5.0 mmol·L^-1)的Pb²⁺溶液置于100mL的錐形瓶中，用0.1mol·L^-1的硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為4.0，加入20mg實施例 1制備的原生甜杏仁皮作為吸附劑，25-45℃條件下，在轉(zhuǎn)速為150rpm的恒溫振蕩器上吸附50min后，用濾紙過濾，取濾液，稀釋不同的倍數(shù)，用火焰原子吸收分光光度計測定Pb²⁺的濃度；結(jié)果如表 2所示。

Pb²⁺的吸附容量按照以下公式計算（下同）。

。

上式中，q為吸附容量(mmol·g^-1)，C₀為吸附前廢水中Pb²⁺濃度 (mmol·L^-1)，C為吸附一定時間后廢水中剩余的Pb²⁺濃度 (mmol·L^-1), V為金屬離子的體積（mL）；m為加入吸附劑的量（mg）。

表2：吸附劑在不同初始濃度的含鉛廢水中對Pb²⁺的吸附容量。

由表2可知，吸附容量隨著金屬初始濃度的增大而增大；最大值吸附容量可達(dá)0.72 mmol·g^-1。

實驗例 4。

移取25mL，0.15mmol·L^-1的 Pb²⁺溶液置于100mL的錐形瓶中，用 0.1mol·L^-1的硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值(1.0、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0和6.0)，加入20mg實施例1制備的原生甜杏仁皮作為吸附劑，25℃下，在轉(zhuǎn)速為150rpm的恒溫振蕩器上吸附50min后，濾紙過濾，取濾液，稀釋不同的倍數(shù)，用火焰原子吸收分光光度計測定Pb²⁺的濃度，結(jié)果如表 3 所示。

表3：吸附劑在不同pH值條件下對Pb²⁺的去除效果。

由表3可知，吸附率隨著pH值的遞增而增加，達(dá)到平臺之后略有減小。實驗結(jié)果顯示，pH值在3.0-6.0時，吸附率均在93%以上，吸附效果很好。

實施例 5。

移取25mL，0.15mmol·L^-1的Pb²⁺溶液置于100mL的錐形瓶中，用 0.1mol·L^-1的硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為4.0，加入(5、10、15、20、30、40和50mg)實施例1制備的原生甜杏仁皮作為吸附劑，25℃下，在轉(zhuǎn)速為150rpm的恒溫振蕩器上吸附50min后，用濾紙過濾，取濾液，稀釋不同的倍數(shù)，用火焰原子吸收分光光度計測 Pb²⁺的濃度，結(jié)果如表4所示。

表4：吸附劑在不同添加量的條件下對Pb²⁺的去除效果。

由表4可知，吸附率隨著吸附劑量的增大而增大，在20-50mg范圍內(nèi)，吸附率均在96%以上，吸附效果很好。

實施例6。

移取0.15mmol·L^-1的Pb²⁺溶液置于50mL的錐形瓶中，用0.1mol·L^-1的硝酸/氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為4.0，加入20mg實施例1制備的原生甜杏仁皮作為吸附劑，在25-45℃條件下，在轉(zhuǎn)速為150rpm的恒溫振蕩器上吸附(1、5、10、20、30、40、50、60、90和120min)，用濾紙過濾，取濾液，稀釋不同的倍數(shù)，用火焰原子吸收分光光度計測定Pb²⁺的濃度，實驗結(jié)果如表5所示。

表5：吸附劑在不同吸附時間的條件下對Pb²⁺的去除效果。

由表5可知，吸附非常迅速，在前 5min 之內(nèi)，平均吸附率達(dá)到80%以上，在30min之后平均吸附率達(dá)到95%以上，吸附效果非常好。

實施例 7。

實施例 1 所述原生甜杏仁皮吸附劑經(jīng)研磨至過200目標(biāo)準(zhǔn)篩制得粉末，用傅立葉紅外光譜儀采用KBr壓片法測量，結(jié)果如圖1所示。

在3335cm^-1處的峰寬且強(qiáng)，來自于多聚體中分子間氫鍵O-H伸縮振動；在 2923-2853cm^-1處的兩個吸收峰來自于-CH伸縮振動；在1745cm^-1左右的峰來自于C=O伸縮振動；在1615cm^-1左右的峰來自于N-H變形振動,1436cm^-1的峰來自于C-N伸縮振動吸收；在1100-1300cm^-1左右的峰來自于C-O伸縮振動，在1023cm^-1左右的峰來自于C-N伸縮振動；800-550cm^-1的峰來自于O-H面外彎曲振動。

材料吸附鉛后的紅外圖，見圖2，多處吸收峰發(fā)生了不同程度的移動，如3335、1615、1436、1023cm^-1等處的吸收峰都分別移動到3289、1652、1418、1016cm^-1，在1521cm^-1處多了一個吸收峰，這些峰值波數(shù)的移動說明： -OH、-COOH、-CONH等官能團(tuán)參與了吸附過程。

實施例 8。

實施例 1 所述原生甜杏仁皮吸附劑研磨至過80-100目標(biāo)準(zhǔn)篩制得粉末，用場發(fā)射掃描電子顯微鏡記錄原生甜杏仁皮形貌及能譜如圖3-4所示。

如圖3所示，在500倍的放大倍數(shù)下，可清楚的看出原生甜杏仁皮的表皮細(xì)胞形貌，它們呈現(xiàn)出規(guī)則的六邊形，且凹凸不平，這些褶皺結(jié)構(gòu)有利于原生甜杏仁皮對重金屬離子的吸附。

圖4中，原生甜杏仁皮中含有C、N、O、Cl、K、Ca、Mg和Cu等元素，其中非金屬元素可構(gòu)成有利于原生甜杏仁皮吸附重金屬離子的重要官能團(tuán)，而上面的金屬離子會與Pb²⁺發(fā)生離子交換反應(yīng)，有利于鉛的吸附。

實施例 1 所述原生甜杏仁皮吸附劑原貌及粉碎圖，見圖5。