【分　 类】 化工与理学
【关 键 词】 亚麻；生物吸附剂；Cd2+
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正文：
 摘  要：以亚麻废弃物为原料,制备了用HNO₃修饰的亚麻生物吸附剂,比较了经HNO₃改性的亚麻生物吸附剂（代号为HNO₃）和亚麻原料（代号为raw）对Cd²⁺的吸附性能。得出二者最佳酸度值（pHe）分别为5.37和5.52；最佳吸附时间(Time)均为180min；最大吸附量值(q_m)分别为1.12mol/kg和0.79mol/kg，等温吸附线符合Langmuir模式；最佳固液比(S/L)均为4.3g/L,研究结果表明；HNO₃改性的亚麻生物吸附剂比亚麻原料吸附剂对Cd²⁺吸附值高。
关键词：亚麻；生物吸附剂；Cd²⁺
中图分类号：TQ424.29;X7031
 
水是人类赖以生存和发展的物质基础，因此水质污染的问题引起人们的关注^[1]。消除来自水溶液的金属离子，生物吸附在水污染控制方面扮演了一个重要的角色^[2]。镉是毒性较强的蓄积物, 小量的镉持续地进入机体, 可持续长期积累而呈现毒性作用。在临床上以表现骨骼疼痛、骨折、蛋白尿和肝功能障碍为特征。镉中毒发生的原因主要来自锌冶炼、矿山、电镀、油漆、颜料、陶瓷、塑料和农药等生产中排放的“三废”。镉对人体的危害引起了世界各国的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规定工业废水中镉的最高排放浓度为0.1mg/L^[3]。含镉废水在排放前必须进行处理，以达到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。因此，含镉废水的有效处理刻不容缓。
目前，虽然有不少方法去除镉离子，也有许多利用其它物质去除镉离子的。但却很少见有用亚麻废料做吸附剂去除镉离子的。而亚麻在我国种植面积广，产量大，原料来源丰富，故用亚麻废料来做吸附剂，对进一步提高亚麻利用率。降低工业成本，治理环境污染，具有一定的实际意义。
本文采用经HNO₃改性的亚麻及亚麻原料做吸附剂，进行对Cd(II)的吸附研究，研究了溶液的酸度、初始镉离子的浓度、反应接触时间及固液比等因素对不同生物吸附剂除去镉吸附效果的影响，Langmuir和Freundlich 吸附等温线用来描述吸附平衡。
 
二、实验部分
2.1仪器及试剂
pHs-3D 型pH计（上海雷磁分析仪器厂）；78-1 型磁力加热搅拌器（杭州仪器表电机厂）；JD-2003 电子天平（沈阳龙腾电子有限公司）；SHA-A₂多功能恒温振荡器（金坛市正基仪器有限公司）。30%六次甲基四胺；浓盐酸；氢氧化钠；二甲酚橙；EDTA；氯化镉；氯化钠；饱和磺基水杨酸钠；
 
2.2 吸附剂的制备
1.将亚麻废料在粉碎机中粉碎成粉末,筛选。
2.将亚麻废料（ 50⁰C，72h）在烘箱中烘干。
3.取上述产物20g，加入400mL HNO₃溶液，室温下搅动2h，在烘箱50⁰C烘一夜，减压过滤，用蒸馏水洗至pH=7，滤渣烘干（ 50⁰C，24h）。
 
2.3 生物吸附实验
在所有实验中，所用的化学试剂均为分析级，所配溶液都用蒸馏水，同时，为了调节环境参数，用0.1mol/L NaCl来控制溶液的离子强度，六次甲基四胺-盐酸缓冲溶液被用来保持质子平衡。金属离子溶液的制备：用电子天平称取一定量金属氯化物，溶解，25mL、0.1 mol/L NaCl和25mL六次甲基四胺缓冲溶液（pH=5.0）置于250mL的容量瓶中，用蒸馏水调至于刻度处，每个溶液的pH值可用0.1mol/LNaOH和0.1 mol/L HCl调节。
静态吸附性能实验：0.025g的吸附剂置于具塞锥形瓶中，再加入15 mL金属离子溶液，在室温下置于SHA-A₂多功能恒温振荡器中振荡。溶液中的样品经过滤，滤液中金属离子的浓度，按照金属离子各自的滴定方法去测定，溶液的pH值用pHs-3D型pH计测定。
 
2.4 计算公式
                q = (C₀-C_e )V/W                               （1）
              
A%=(C₀-C_e)/C₀×100                             （2）
 
式中q是生物吸附剂吸附金属离子的容量(mol/kg)；C₀ 是金属离子初始浓度(mol/L)；C_e 是溶液中金属离子吸附平衡时浓度(mol/L)；V 是溶液体积(L)；W 是吸附剂干重(kg)；A %是吸附率。
 
2.5 滴定方法
取1mL Cd(II)溶液于50mL锥形瓶中，加1-2滴0.1%二甲酚橙指示剂，溶液呈紫红色，加饱和磺基水杨酸将溶液调到黄色，再加30%的六次甲基四胺一滴管，将溶液调成紫红色，用标准EDTA溶液滴定至亮黄色，即为终点。
 
三、结果与讨论
3.1酸度实验
研究表明：pH值是关系吸附效果的最重要的因素，pH能明显的改变吸附效果。经HNO₃改性的亚麻生物吸附剂和亚麻原料吸附剂在不同酸度条件下对金属Cd²⁺吸附的结果见图1。从图1中可以看出，所有的吸附剂对镉的吸附量随pH值的增大而增大，在pHe=5.3-5.6时，达到最大，之后，随着pH值的继续增大而减少。这是因为在溶液较低的pH下，H⁺与金属离子竞争，结果吸附剂表面被更多的H⁺所占据，所以减少了金属离子结合在吸附剂表面。在较高的pH溶液中，吸附剂表面占据了较多的负电荷，因此，吸引了更多的金属离子。但是，当进一步提高溶液的pH值，氢氧化物阴离子络合物的形成，减小了自由的金属离子的浓度，因此，金属离子的吸附量减少。吸附过程中可以观察到溶液的pH的下降，这是由于溶液中的Cd²⁺转移到吸附剂上，而H⁺ 转移方向与此相反，引起这个结果也暗示了在吸附过程中存在离子交换的机制。

图1溶液的酸度对未处理和硝酸改性的亚麻废料吸附剂吸附Cd²⁺的影响
（初始Cd²⁺浓度为0.001 mol/L，固液比为1.6g/L）
Fig.1. Effect of pH on Cd(II) adsorption by using chemically modified biosorbents and raw flax(initial cadmium concentration 0.001mol/ L; S/L ratio 1.6g /L)
 
3.2动力学实验
图2显示了镉离子吸附随时间变化的情况。从吸附的动力学曲线可以看出，不同的吸附剂对Cd²⁺ 的吸附具有共同的特征，在吸附的初始阶段，随着吸附时间增加，吸附剂对Cd²⁺ 的吸附量也随之增加，然后在180min左右基本达到吸附平衡状态，然后随着吸附时间的增加，吸附量不再发生变化。为了确保吸附平衡真的被建立，以后，所有的实验振动时间为4小时。

图2未经处理和硝酸改性的亚麻废料吸附剂吸附Cd²⁺的动力学图

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