小麦秸秆两性吸附剂的制备及其去除水中Pb2+和As5+的机制

为探究利用废弃农业生物质制备两性吸附材料处理含Pb^2+和As^5+废水方法,该文通过醚化反应将2种具有“钳形”结构的改性剂(阳离子改性剂IA和阴离子改性剂IM)接枝到小麦秸秆的纤维素上,制备高效两性吸附材料WS-IAIM。利用扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱对其结构进行表征。通过批量处理试验,研究了该材料对水中Pb^2+和As^5+的去除能力和可能的吸附机理,探讨了其吸附动力学和热力学。结果表明:随着溶液pH值的增加,吸附剂对Pb^2+的吸附量增大,对As^5+的吸附量减少,吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学模型。根据Langmuir模型,在313 K时,对Pb^2+和As^5+的理论最大吸附量分别为180.12和27.48 mg/g。吸附热力学和动力学分析结果表明,该吸附是一个自发的化学吸热过程。WS-IAIM对Pb2+和As5+吸附过程的吸附机理以离子交换和络合作用为主。该吸附材料重复使用5次后,对2种重金属离子的吸附量仍然可达159.3和19.8 mg/g。研究结果可为农作物秸秆的源化利用和水体环境中复杂重金属净化提供理论依据。