咖啡豆壳作为低成本吸附剂对电镀工业废液中锌(II)的吸附研究ÃⅱÂ Â

摘要

锌广泛应用于电镀行业，用于风磨部件、电器、家居用品、手泵、门锁等表面的涂层。清洗、前镀、后镀、漂洗等基础加工环节主要污染附近水体。从水溶液中去除Zn(II)的技术有多种，包括离子交换溶剂萃取、溶剂萃取、化学沉淀法等，但这些方法成本高，对于印度等发展中国家大规模处理富含Zn(II)的废水是负担不起的。本研究旨在寻找一种低成本的吸附剂，用于从电镀工业废水中吸附Zn (II)。现有的治疗技术有许多潜在的替代方案。因此，本研究旨在探讨pH值、吸附剂剂量和搅拌时间对活化咖啡豆壳对镀锌工业废水中Zn (II)吸附程度的影响。吸附数据与Langmuir和Freundlich吸附等温线模型相关联

关键字

咖啡豆壳，生物吸附，二价锌，动力学研究

简介

主要环境问题的农业工业废物是咖啡加工的副产品。咖啡果实和咖啡豆在加工过程中会产生樱桃壳和羊皮纸壳等废弃物。咖啡豆果胶具有一定的阳离子交换性质。果胶以半乳糖寡糖的形式类似于离子交换树脂。它们能与二价和六价金属形成络合物[1］．在此背景下，选择咖啡豆壳作为生物吸附剂吸附其中的Zn (II)电镀废水在目前的调查中。

方法

吸附剂的制备

在干湿条件下，咖啡豆壳中木质素含量较高。因此，用0.1 N处理咖啡豆外壳去木质素氢氧化钠10 HRS的解决方案[2］．用0.1 N的硫酸处理咖啡豆外壳约4-5小时，去除碱度，用蒸馏水冲洗至冲洗水无色。生物吸附剂在阳光下干燥，并储存在干燥器中。

收集污水

电镀清洗水按标准方法从工业塑胶容器内收集[3.］．采用标准方法对镀锌装置的工业废水进行了分析，并对结果进行了预测表1．

表1。镀锌工业废水的特点。

为了研究吸附对咖啡豆的壳容量进行了批量试验。每个锥形瓶中收集100 ml样品。向这些烧瓶中加入1克/升的吸附剂，在轨道振动筛上以180转/分的速度彻底搅拌45分钟。用41号Whatman滤纸过滤悬浮液，并用分光光度法分析滤液中残留Zn (II)的浓度。在本研究工作中，研究了pH值、接触时间、吸附剂剂量和吸附数据建模的影响。雷竞技网页版初始pH值为0.1 N HCl/H2SO4。所有实验均在32℃下进行。

结果

pH的影响

pH值通过游离官能团来影响吸附过程吸附剂和吸附物。pH值是吸附过程的重要控制因素。因此，本研究研究了氢离子浓度的作用，范围为2-8。pH值对Zn (II)吸附的影响见(表1)．结果表明，pH值4 ~ 8对金属吸附没有影响。当pH值为3.5时，Zn (II)的去除率提高了55%，当pH值为2.5时，金属吸附最大可达97%。在较低的pH值下，大量的H+离子使带负电荷的咖啡豆壳中和或将中性基团转化为带正电荷的基团，增强了Zn (II)的吸附。吸附剂的表面性能和金属形态受金属溶液pH值的影响。pH低于3和高于8时，吸附剂对金属阳离子的吸收降低;等电ph值最低，碱性ph值最高[4］．在120分钟的搅拌时间内达到pH值2的平衡。类似的结果也在蔗渣热解炭作为低成本吸附剂体系中观察到[5］．

吸附剂用量的影响

在32°C和pH 2.5条件下进行分批吸附研究。吸附剂的用量在10 ~ 50 mg范围内变化，Zn (II)的去除率在30 ~ 80%范围内增加。这是可以预料的，因为对于固定的出水浓度，增加吸附剂总剂量可提供更大的表面积或吸附位点，因此吸附量随吸附剂剂量的增加而增加，如(表2)．吸附剂用量的增加增加了Zn (II)的吸附。这种现象曾在褐煤脱铅时报道过[6］．

表2。Zn (II)吸附的动力学模型。

搅拌时间的影响

记录了搅拌时间、温度和pH值对咖啡豆壳吸收废水中Zn (II)的影响。在30 ~ 120分钟内，生物吸附率从21%增加到85%。在32°C和ph2条件下，150 min达到平衡。随着搅拌时间的增加，咖啡豆壳的吸附能力增加，这可能是由于长时间的搅拌会增加颗粒内的扩散(表3)．此观点与锯屑除锌除镍的结果一致[7］．

动力学建模

吸附研究描述了溶质的吸收速率，溶质的吸收速率反过来控制了吸附质在固溶界面的停留时间。活化咖啡豆壳对Zn (II)的吸附动力学研究。遵循Largergen给出的一阶速率表达式。

Log(qe-q)= Log qe -Ka t/2.303

其中Ka(秒)^－1)为吸附速率常数。

q和qe分别为t′时刻和平衡时刻Zn (II)的吸附量(mg/g)。

当log(q -q)与' t '作图时，线性图显示了Lagergren方程对Zn (II)吸附的适用性。不同初始浓度下的Ka值由线性图的斜率计算，并在表3．

表3。Langmuir吸附等温线数据。

吸附等温式

吸附等温线的研究有助于确定吸附剂的吸附潜力。因此应用了Langmuir和Freundlich吸附等温模型。朗缪尔方程将吸附质的吸附量与平衡水浓度联系起来。Langmuir方程(8)的线性变换为:

1 / x / m = 1 / b + 1 / abC

其中“x”是Zn (II)的吸附量，单位为mg/100 ml，“m”是吸附剂的重量(g)， Ce是Zn (II)平衡时的剩余浓度，单位为mg/100 ml。朗缪尔常数“a”和“b”是最大吸附容量的度量，吸附能以表3．

R L = 1/1 +bCo

式中Co为吸附质的初始浓度，b为Langmuir常数。RL>1为不利等温线，RL=1为线性等温线，0

当RL <1时，表明Langmuir吸附等温线的能力。Freundlich方程(9)的线性形式为:

Log x/m = Log Kf + 1/n Log Ce

其中“x”为吸附Zn (II)的量，单位为mg/100 ml。“m”为吸附剂的重量(g)。Ce为Zn (II)在平衡状态下的残余浓度，单位为mg/100 ml。Kf和1/n分别是与吸附容量和吸附强度有关的Freundlich常数，通过绘制log x/m vs log Ce(斜率为1/n，截距为log Kf)对数据进行最小二乘拟合来评估。吸附强度1/n << 1表明了该吸附等温线的适用性。式中给出了Kf的值表3．

Freundlich方程的线性形式为:

Log (x/m)= Log Kf +1/n logCe

在那里,

“x”为吸附Zn (II)的量，单位为mg/100 ml

“m”为吸附剂的重量(g)

Ce为Zn (II)平衡时的剩余浓度，单位为mg/100 ml。

Kf和1/r分别是与吸附容量和吸附强度有关的Freundlich常数。

吸附强度1/n<<1表明了该吸附等温线的应用。式中给出了Kf的值表4．

表4。Freundlich等温线的数据。

结论

生物吸附性能受pH值、吸附剂用量和搅拌时间的影响。因此，本研究支持活化咖啡豆壳对Zn (II)的吸附，认为它是一种有效的低成本的电镀废水Zn (II)的吸附剂。Langmuir吸附等温线和Freundlich吸附等温线对应平衡吸附数据。Zn (II)的吸附符合Lagergren一级动力学。因此，发现咖啡豆壳是一种非常有效的生物吸附剂，可有效去除废水中的Zn (II)。实验和模拟结果将证明对设计和制造高效富锌废水处理厂是有用的。

参考文献

1. Rolz C等人。咖啡加工技术。危地马拉工业美洲调查技术中心研究所，1985年。
2. Suneel C，等。溢油处理-碱处理木屑作为吸附剂的使用。环境规划和管理国际会议，1996:424-526。
3. 美国公共卫生协会。水和废水检验的标准方法。美国公共卫生协会，华盛顿特区;1992.
4. Sharma YC。铬(VI)在wallastite上的吸附ph效应。印度化学技术杂志，2001:8;186-190。
5. Mall ID和Prasad J.软裂解甘蔗渣焦-用于纸浆和造纸厂的低成本有效的污水系统。10.印度纸浆和造纸技术协会，1998;
6. 于jaf AA。接触时间、pH值、温度和褐煤粒径对铅在褐煤表面吸附的影响。雷竞技网页版印度化学家委员会，2003;20:7-12
7. Varshney。锯末对重金属的吸附。10.亚洲环境，1989;