在国家“十一五”科技支撑计划课题《矿冶重金属废水生物质吸附材料的研制与应用》（批准号:2007BAB18B08）的资助下,以农业废弃物天然稻壳为原料,对其进行膨化改性,制备出一种新型吸附剂—膨化稻壳基吸附材料。利用膨化稻壳基吸附材料作为吸附柱填料,对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺以及Ag⁺六种重金属离子的吸附特性、吸附动力学、吸附机理进行了研究。研究结果如下:1、膨化稻壳吸附性能的研究结果表明:当Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的初始浓度分别为10、40.26、12.8、11.75、10、16.41 mg/L,流速为10 mL/min,柱高变化为3⁹ cm时,单位吸附量分别为5.951³.54、25.677¹7.985、5.181⁴.33、6.111⁴.687、5.15³.366、6.034⁴.869 mg/g;当Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的初始浓度分别为10、40.26、12.8、11.75、10、16.41 mg/L,柱高为6 cm,流速变化为5¹5 mL/min时,单位吸附量分别为3.763³.005、26.886¹7.982、4.51³.807、5.313⁴.722、4.624³.639、5.008⁴.558 mg/g;当吸附柱高为6 cm,流速为10 mL/min,Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的初始浓度变化分别为10⁵0、26¹10、12.8³5、8.5³0、10³0、7.45³3.23 mg/L时,单位吸附量分别为3.54⁶.333、13.44³1.196、4.447⁵.752、4.762⁹.579、4.154⁷.512、3.211⁷.354 mg/g。2、利用Bohrat–Adams模型拟合不同填料高度下的试验数据,结果表明:膨化稻壳对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的吸附容量（N0）分别达到了509.556、589.839、670.353、631.958、552.019、789.731 mg/L。3、活性炭和天然稻壳的对比实验结果表明:当Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的初始浓度分别为10、40.26、12.8、11.75、10、16.41 mg/L,流速为10 mL/min,柱高为6 cm时,膨化稻壳的单位吸附量分别为4.389、18.87、4.447、5.005、4.154、4.997 mg/g;天然稻壳的单位吸附量分别为2.634、10.755、2.714、3.387、1.86、3.106 mg/g;活性炭的单位吸附量分别为3.184、15.458、3.664、4.148、2.99、4.121 mg/g。4、利用浓度为0.01mol/L的盐酸对膨化稻壳柱进行脱附试验,以及循环利用试验,结果表明:对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的脱附率分别达到了96.424、84.176、87.047、92.209、83.45、89.166 %;到第20次循环时,膨化稻壳柱对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺的总吸附量分别为第一次使用时总吸附量的41.412、25.661、35.979、33.232、30.433、28.017 %。5、膨化稻壳基吸附新材料对重金属离子的动力学研究结果表明:整个吸附过程中Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺粒内扩散控制步骤活化能分别为49.3、55.6、57.9、41.2、41.3、41.8 KJ/mol;膜扩散控制步骤活化能分别为23.7、27.3、26.2、23.1、30.7、21.1 KJ/mol。6、结合膨化稻壳的吸附特性和理化性质,分别从化学吸附和物理吸附两个方面,探讨了膨化稻壳对重金属离子的吸附机理。结果表明:膨化稻壳上的羧基和羟基与重金属离子发生离子交换反应,导致重金属离子的吸附;膨化稻壳本身显碱性,对重金属离子进行碱沉淀;大量的活性基团和大分子结构,有利于络合或者螯合重金属离子;天然稻壳经膨化后暴露了更多的活性位点,增加了与重金属离子的接触机会,有利于重金属离子的吸附;膨化稻壳结构疏松,比表面积增加,有利于重金属离子的吸附。其中膨化稻壳对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Ag⁺吸附由离子交换产生的吸附量分别占总吸附量的21.396、10.974、15.435、15.336、33.854、29.777 %;由酸碱沉淀产生的吸附量分别占总吸附量的12.586、7.013、8.292、15.964、11.285、8.041 %。综合各种实验数据及理论分析可以推断,膨化稻壳基吸附新材料在环境保护,特别是重金属废水处理及环境修复方面具有重大的应用价值。