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本研究从农业废弃物资源化再利用出发,以米糠和小麦壳为原料,使用氢氧化钠、高锰酸钾及二者联合对其进行改性,获得对重金属镉具有高效吸附性能的生物吸附剂。通过单因素静态和动态吸附实验系统研究了吸附剂用量、溶液初始浓度、初始pH、接触反应时间、共存离子和温度对吸附效果的影响;对改性工艺中氢氧化钠浓度、高锰酸钾浓度、改性时间和高锰酸钾改性固液比进行了优化;在此基础上利用扫描电镜、红外光谱表征结合动力学和吸附等温线分析,对改性和吸附机理进行了初步探讨。(1)单因素静态吸附实验研究表明,初始pH在2以下时,吸附量很小,pH在2-4范围内时吸附量迅速增大,pH在4-8时吸附量变化较小:各种吸附材料均在4h内达到吸附平衡;当溶液中存在Na+和Ca2+时,会对各种吸附材料的吸附性能产生影响,Ca2+存在产生的影响大于Na+;温度升高有利于吸附的进行。动态吸附影响因素研究结果与静态吸附相似。(2)在镉溶液初始浓度为50-200mg/1,初始pH控制为6.5左右,温度为25℃,设定转速为130r/min,振荡吸附4小时,材料的最大吸附量分别为:氢氧化钠-高锰酸钾联合改性米糠(28.33mg/g)>高锰酸钾改性米糠(19.01mg/g)>氢氧化钠改性米糠(12.06mg/g)>原始米糠(4.88mg/g);氢氧化钠-高锰酸钾联合改性小麦壳(26.74mg/g)>高锰酸钾改性小麦壳(21.88mg/g)>氢氧化钠改性小麦壳(7.29mg/g)>原始小麦壳(3.18mg/g),充分说明使用氢氧化钠和高锰酸钾分别及联合改性米糠或小麦壳均对其吸附能力有大幅提升,改性效果较好。(3)通过单因素实验,得出综合较优的改性条件为氢氧化钠溶液浓度控制在0.5mol/1;高锰酸钾溶液质量分数控制在2w%;氢氧化钠室温浸泡改性24h,高锰酸钾室温浸泡改性4h;高锰酸钾改性时固液比为1:15较为合理。而固液比为1:50的高锰酸钾改性氢氧化钠处理后的米糠和小麦壳,在初始浓度为200mg/1的镉溶液中吸附量分别高达71.50mg/g和69.99mg/g。(4)通过扫描电镜和红外光谱分析表明,改性后米糠和小麦壳结构变得更加疏松,比表面积增大,壁表面变得更加粗糙,暴露出更多的官能团,并且出现一些孔洞和小颗粒状Mn02物质;吸附后材料表面有絮状物出现,说明吸附过程存在静电吸附和微沉淀机理。红外光谱分析改性后没有新增的峰出现,但部分峰值有所加强。实验过程中发现,通过改性的米糠和小麦壳材料在吸附结束后,静置2min即自行沉到溶液底部,非常容易实现固液分离。米糠和小麦壳经过简单的改性后具有优良的重金属吸附效果,具有改性成本低廉、操作简便等优势,改性后表现出吸附速率快、吸附量大等特点。本研究为改性米糠和小麦壳处理重金属废水的广泛应用提供了一定的理论参考和技术指导,为米糠和小麦壳等农业废弃物“变废为宝”提供了一条新思路。