胡尚书 张可依 李浩天 刘佳铭 郭东朋 段笑阳 李艳平

摘   要：将花生壳粉碎成0.2mm 的块状，经乙醇去除黄色素、氢氧化钠溶液去除半纤维素后，以氯乙酸为醚化剂，乙醇为溶剂，制备了改性花生壳。通过改性花生壳对亚甲基蓝模拟溶液吸附表明，改性花生壳对亚甲基蓝的去除受模拟溶液pH、吸附剂投加量和吸附时间影响;当吸附时间1h、溶液初始pH 7、吸附剂投加量15g/L时，改性花生壳的吸附性能较好，亚甲基蓝去除率可达89.13%。

關键词：改性花生壳  吸附量  亚甲基蓝  去除率

中图分类号：X788                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0095-03

Abstract： Peanut shells were made into 0.2mm lumps， yellow pigments were removed by ethanol， and hemicellulose was removed by sodium hydroxide solution. Then modified peanut shells were prepared by using chloroacetic acid as etherifying agent and ethanol as solvent. The adsorption of modified peanut shells on methylene blue simulated solution showed that the removal of methylene blue by modified peanut shells was affected by pH of simulated solution， dosage of adsorbent and adsorption time. When the adsorption time is 1h， the initial pH of solution is 7 and the dosage of adsorbent is 15g/L， the adsorption performance of modified peanut shell is better， and the removal rate of methylene blue can reach 89.13%.

Key Words： Modified peanrut shell; Adsorption capacity; Methylene blue; Remoral rate

近年来，人类需面临越来越严重的水体污染问题。如化工生产过程中产生的染料污染物不仅污染生态环境，而且对人体也有极大的危害。所以，加强对染料废水的处理成为了一个必须要关注的问题。笔者以农业废弃物花生壳及花生壳改性得到的改性花生壳作吸附剂，对以亚甲基蓝模拟的染料废水进行吸附，研究花生壳及改性花生壳的吸附性能，以期为花生壳作吸附剂处理染料废水应用提供一定参考。

1  实验部分

1.1 材料及仪器

花生壳，氯乙酸（AR），氢氧化钠（AR），盐酸（AR），乙醇（AR），亚甲基蓝（AR）HHS-11-2电热恒温水浴锅，DW-3数显电动搅拌器，手提式粉碎机，电子天平，pH计，IS-RSH恒温培养摇床，IRPrestige-21傅里叶变换红外光谱仪，722S 可见分光光度计。

1.2 改性花生壳的制备

1.2.1 花生壳预处理

将花生壳洗净、干燥、粉碎后（0.2mm），用95%的乙醇浸渍4h，然后在80℃条件下烘干，备用（去除黄色素）。

取去除黄色素的花生壳30g，加入450mL质量分数为4%的NaOH溶液，在55℃下搅拌处理4h。用乙酸调节悬浮液至中性，过滤，洗涤3次，干燥，备用（去除半纤维素）。

1.2.2 花生壳改性

称取10g花生壳，加入500mL的三口烧瓶中，加入147mL的乙醇与63mL蒸馏水，用电子天平称取6g氢氧化钠颗粒，加入三口烧瓶，之后用恒温水浴锅水浴加热至60℃，搅拌2h。再取5g氯乙酸溶解成液体。在碱化结束后将上述氯乙酸每隔5min加一次，20min内加完。醚化2h后，然后用盐酸调节pH至中性，用乙醇过滤洗涤两次，用蒸馏水过滤洗涤两次，最后烘干，备用。

1.3 红外光谱

取少量改性后的阴离子花生壳样品与未改性的花生壳样品，经溴化钾压片后，用IRPrestige-21傅里叶变换红外光谱仪测量。其中扫描次数为10次，波数范围为400～4000cm-1。测试前样品均已干燥至质量恒定。

1.4 亚甲基蓝含量的测定

1.4.1 亚甲基蓝标准曲线

称取0.005g亚甲基蓝，用100mL容量瓶定容，用移液管移取1、2、3、4、5mL溶液分别加入5个50mL容量瓶中，定容。用调整的分光光度计读取5个溶液试样的吸光度并记录。

1.4.2 亚甲基蓝含量测定

通过可见分光光度计测定样品吸光度，再利用标准曲线获得亚甲基蓝浓度，进而求出亚甲基蓝去除率。

1.5 吸附性能的研究

1.5.1 吸附时间对吸附性能的影响

依次称取0.04g改性花生壳和未改性花生壳置于250mL锥形瓶内，每组2个锥形瓶共六组。配置200mg/L亚甲基蓝溶液500mL，每次取40mL依次加入上述锥形瓶中，密封好。将锥形瓶置于摇床（150r/min）上，每过 20min，取一组锥形瓶（一个放置改性花生壳和一个放置未改性花生壳的锥形瓶），稀释50倍后测吸光度。以上述浓度亚甲基蓝溶液稀释50倍后时吸光度作为空白。

1.5.2 吸附剂投加量对吸附性能的影响

两组锥形瓶每组六个依次称取0.2g、0.25g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g改性花生壳和未改性花生壳放入。配制200mg/L亚甲基蓝溶液500mL，每次取40mL依次加入上述锥形瓶中，密封好。将锥形瓶置于摇床（150r/min）上，振荡1h后，测每个锥形瓶稀释50倍时溶液的吸光度。以上述浓度亚甲基蓝溶液稀释50倍后的吸光度作为空白。

1.5.3 pH对吸附性能的影响

依次称取0.6g改性花生壳和未改性花生壳置于 250mL锥形瓶内，每组2个锥形瓶共六组，并调节六组pH分别为5、6、7、8、9、10。配制200mg/L亚甲基蓝溶液 500mL，每次取40mL依次加入上述锥形瓶中，密封好。然后将锥形瓶置于摇床（150r/min）上，振荡1h后，测每个锥形瓶的稀释50倍时溶液的吸光度。以上述浓度亚甲基蓝溶液稀释50倍后的吸光度作为空白。

1.6 评价方法

求出改性花生壳和未改性花生壳对亚甲基蓝溶液的去除率，对吸附性能进行评价。

去除率=（C初-C测）/C初×100%。

2  结果与讨论

2.1 改性花生壳红外光谱分析

实验测得的红外光谱图如图1所示。由图可知，改性前后花生壳在波长896cm-1、1220cm-1、1425cm-1附近出现了明显的波峰变化，这是由可伸缩振动的C=O键引起的，说明改性后花生壳的红外光谱上出现了明显的羧基特征吸收峰，可定性的说明羧基已成功引入。

2.2 亚甲基蓝标准曲线的绘制

通过实验得到1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L 的亚基蓝溶液的吸光度。绘制标准曲线如图2，通过线性拟合，可得出吸光度y与亚甲基蓝溶液浓度x的关系曲y=0.0.1961x- 0.0197，相关系数R=0.9986。

2.3 改性花生壳吸附时间对吸附性能的影响

图3考察了0.04g改性花生壳和未改性花生壳在 20min、40min、60min、80min、100min、120min情况下的去除率。

由图3可知，吸附时间对吸附性能有一定的影响。吸附初期，随着时间的增长两种吸附剂对亚甲基蓝的去除率均增大。其中，以改性花生壳的吸附性能提升更明显。隨着吸附时间不断延长，改性花生壳染料的去除率变化越来越小，直至趋近于直线。由图像知，虽然当吸附时间从60～120min的过程中，改性花生壳会不断增加，但是增加幅度已经非常小，所以从经济，能源等方面考虑，实验取60min为较好反应条件，此刻改性花生壳的去除率较高，达到32.71%。即较佳吸附时间为60min。

2.4 花生壳投加量对吸附性能的影响

图4考察了在吸附时间为60min，吸附剂投加量分别在0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g、0.7g时的去除率。

由图4可知，伴随着吸附剂的投加量不断增大，亚甲基蓝染料的去除率不断增大。其中，改性花生壳的去除率增加幅度高于未改性花生壳。当吸附剂投加量到0.5g及以上时，改性花生壳去除率几乎为一条直线。由此我们可得到在吸附时间60min、投加改性花生壳15g/L时，可达到较高的去除率。在此条件下去除率为87.07%。

2.5 溶液pH对吸附性能的影响

图5考察了在吸附时间为60min，吸附剂投加量为0.6g，pH分别为5、6、7、8、9、10时亚甲基蓝溶液的去除率。

由图5可知，吸附质的初始pH对吸附剂的吸附性有较大的影响。当吸附剂投机量为0.6g，吸附时间为1h时，去除率随着pH的增大不断增大。推测，在花生壳预处理，碱化，改性等一系列处理之后，引入了大量羧基。当pH较低时，羧基质子化，所以它对亚甲基蓝的去除率很低。当pH渐渐增大时，羧基逐渐的去质子化，形成羧酸根阴离子，可通过静电作用对亚甲基蓝产生吸附作用，因此去除率在pH较高条件下得以提高。又可得在pH到达7以后，随着pH再逐渐增大，吸附剂去除率变化不再明显。

因此，较佳的吸附条件为：吸附时间60min，改性花生壳投加量0.6g，pH 7。此时的去除率能到达89.13%。

3  结语

改性花生壳的吸附性能较未改性花生壳的吸附性能有了明显的提高。吸附时间、吸附剂投加量以及溶液初始pH对改性花生壳去除率有影响。改性花生壳在吸附时间为1h，吸附剂投加量为15g/L，溶液初始pH为7的条件下对亚甲基蓝有较好的去除率。

参考文献

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