水稻秸秆的改性及其对重金属Cu^(2+)的吸附

重金属Cu^(2+)可直接或间接危害人体,作为天然吸附剂的农业废弃物因价廉易得、来源广泛、吸附高效等优点备受青睐。选用水稻秸秆(RS)为吸附原料,分别经酸、碱改性后得到H_(2)SO_(4)-RS和NaOH-RS,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)对改性前后吸附材料的表面官能团、表观形貌和结构等理化性质进行分析,考察投加量、吸附时间、初始Cu^(2+)浓度和离子强度对吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线和热力学模型对吸附过程进行探讨。结果表明:改性水稻秸秆对Cu^(2+)达到吸附平衡所需的投加量和时间较之未改性RS大大减少,去除率由42.0%分别提升至85.9%(H_(2)SO_(4)-RS)和90.0%(NaOH-RS);随初始Cu^(2+)浓度和离子强度的增大,RS的吸附性能显著降低,H_(2)SO_(4)-RS有所降低,而NaOH-RS只是稍有下降,NaOH-RS对150 mg/L含Cu^(2+)溶液的去除率仍达到84.2%,离子强度c_(NaCl)=0.1 mol/L时去除率维持在86.1%;吸附动力学和吸附等温实验表明水稻秸秆对Cu^(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;热力学分析显示,相同温度下RS、H_(2)SO_(4)-RS和NaOH-RS吸附Cu^(2+)过程的ΔG逐渐减小,且改性后两种吸附剂的ΔG均小于0,ΔH由改性前的正值转变为负值,说明水稻秸秆改性后吸附Cu^(2+)的自发性更强,为自发的放热过程。利用改性后的水稻秸秆去除水中重金属Cu^(2+),吸附率高的同时还可实现农业废弃物变废为宝的目的。