生物質(zhì)改性前后對亞甲基藍的吸附研究進展

李飛飛 封圓圓 白紅娟

摘 要：【目的】亞甲基藍應(yīng)用廣泛，但具有較大的毒性，且難以降解，因此尋求一種高效且低成本的方法處理染料廢水顯得尤為重要。【方法】筆者從幾種常見的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)著手，對硅藻土、花生殼、柚子皮和橘子皮改性前后對亞甲基藍吸附的研究進展進行了綜述總結(jié)。【結(jié)果】即使是同一種類的生物質(zhì)以不同方法進行改性，改性后的生物質(zhì)吸附劑對亞甲基藍的去除效果在一定程度上也會有所提高?！窘Y(jié)論】生物質(zhì)吸附劑不僅來源豐富，而且對亞甲基藍的吸附效果良好，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：染料；亞甲基藍；生物質(zhì)；吸附；改性

中圖分類號：X712；X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A? ? ? ? ? ? ?文章編號：1003-5168（2023）06-0079-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.06.016

Research Progress of Adsorption of Methylene Blue on Biomass Before and After Modification

LI Feifei? ?FENG Yuanyuan? ?BAI Hongjuan

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology，? Zhengzhou 450001， China）

Abstract： [Purposes] Methylene blue is widely used， but it is highly toxic and difficult to degrade， so it is important to find an efficient and low-cost method to treat dye wastewater. [Methods] Starting from several common agricultural biomasses， the author reviewed and summarized the research progress on the adsorption of methylene blue by diatomaceous clay， peanut shell， grapefruit peel and orange peel before and after modification. [Findings] The results showed that even when the same type of biomass was modified by different methods， the removal of methylene blue by the modified biomass adsorbent was improved to some extent in all cases. [Conclusions] This indicates that the biomass adsorbent is not only abundant in source， but also has good adsorption effect on methylene blue and has a broad application prospect.

Keywords： dye; methylene blue; biomass; adsorption; modification

1 前言

1.1 生物質(zhì)定義

根據(jù)國際能源機構(gòu)的定義，生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物，如木材廢棄物、農(nóng)作物廢棄物和動物糞便［1］。生物質(zhì)的特點有資源豐富、低污染、碳中和等。根據(jù)不同的生物質(zhì)來源，生物質(zhì)可分為橘子皮等農(nóng)業(yè)資源、木材等林業(yè)資源以及皮革制品等工業(yè)生產(chǎn)的廢棄物［2-4］。與其他能源相比，生物質(zhì)能有可再生、低污染、可貯存和原料總量豐富等特點［5］。

1.2 生物質(zhì)利用現(xiàn)狀

目前我國生物質(zhì)能利用方式主要有生產(chǎn)沼氣、直接燃燒、充當(dāng)固體成型燃料、充當(dāng)液體燃料和用作發(fā)電原料等。如今，農(nóng)林業(yè)不斷發(fā)展，但同時也伴隨著諸多資源的浪費。比如在生產(chǎn)和加工的過程中，會產(chǎn)生大量農(nóng)作物的殼，如稻殼、棉花殼、杏殼等以及農(nóng)作物的秸稈。這些廢棄料副產(chǎn)品統(tǒng)稱為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)。處理農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的方法主要有兩種，一是直接燃燒，二是充當(dāng)農(nóng)用肥料和動物飼料。但這兩種處理方式并不能使農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源被充分合理地利用。農(nóng)業(yè)生物質(zhì)會隨糧食產(chǎn)量的增加而不斷增大，所以如果不對其進行二次處理并加以利用，將會造成農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源的巨大浪費［6］。

1.3 染料廢水處理現(xiàn)狀

印染行業(yè)是我國工業(yè)體系中不可或缺的部分，但同時其排放的廢水對我國水環(huán)境也造成了污染。由于印染廢水具有高pH值、深色度、較高溫度的特點，以及有較大化學(xué)需氧量的特性，如果不加以處理就排入環(huán)境，會對生態(tài)系統(tǒng)造成難以估量的危害。但如今，存在于水體環(huán)境中的大部分染料已成為危害水體生態(tài)的主要因素。目前來說，去除含染料的污水主要有三類途徑，分別是物理法、化學(xué)法和生態(tài)法［7］。物理法主要包含吸附法和膜分離法?；瘜W(xué)法主要包含電化學(xué)氧化法和光催化氧化法，它們均屬于化學(xué)法中的化學(xué)氧化法，而化學(xué)氧化法主要是通過強氧化劑切斷染料化合物中的顯色基團來改善其化學(xué)性質(zhì)，從而達到消除色素的目的。生態(tài)法主要包括微生物代謝法與好氧代謝法等，其基本原理主要是通過利用生物工藝制造能夠分解染料的微生物，將染色成分完全分解。這三種染料污水處理途徑相比，物理法中的吸附法操作步驟相對簡單、能耗更低，且吸附劑可以進行回收。吸附法的關(guān)鍵是了解吸附質(zhì)的特性和相應(yīng)吸附劑的選擇。

亞甲基藍是屬于吩噻嗪一類的合成染料，屬于難以分解的染料。含有染料的廢水不經(jīng)處理就排入水體中，很可能會破壞水體的有氧環(huán)境，從而導(dǎo)致大量水生動植物死亡。染料廢水若通過食物鏈或水循環(huán)的方式在生物體內(nèi)富集并進入人體中，人體系統(tǒng)將會受到損失，嚴重者會致人休克、致癌甚至誘發(fā)基因突變。在高等院校、科研單位和工業(yè)生產(chǎn)過程中都會用到亞甲基藍，但是亞甲基藍遇水有毒，所以如何高效地處理掉含有亞甲基藍的廢水是相關(guān)研究者需要解決的問題。

2 不同吸附材料改性前后對亞甲基藍的吸附效果對比

2.1 硅藻土改性前后對亞甲基藍的吸附

2.1.1 天然硅藻土對亞甲基藍的吸附。林俊雄［8］研究發(fā)現(xiàn)隨著pH值的增大，硅藻土對亞甲基藍的吸附量增多，特別是在pH＞11時，吸附率則呈現(xiàn)陡峭增大的趨勢。這是因為在pH值增大時，OH-濃度增大，硅藻土表面的硅醇鍵脫氫形成了負電荷，負電荷越多，陽離子染料亞甲基藍的脫色率增大，而吸附率增大的原因是亞甲基藍在堿性條件下隨時間水解或形成了二聚體。谷志攀等［9］用天然硅藻土吸附亞甲基藍。經(jīng)試驗研究，天然硅藻土吸附亞甲基藍溶液的過程符合Freundlich吸附等溫線。Shawabkeh等［10］也研究了天然硅藻土吸附亞甲基藍溶液的機理，并且討論了染料初始濃度、吸附劑的粒徑大小和溫度等因素對吸附過程的影響，最后提出硅藻土替代活化炭可行。

2.1.2 改性硅藻土對亞甲基藍的吸附。武家玉等［11］對硅藻土進行改造使用的化學(xué)物質(zhì)是十二烷基硫酸鈉，試驗表明，當(dāng)改性硅藻土顆粒用量為3 g時是試驗的最佳條件。因為當(dāng)硅藻土投加量大于3 g時，體系基本上已經(jīng)達到飽和，吸附率無明顯增大。研究pH值對吸附效果的影響發(fā)現(xiàn)，pH值為8時吸附效果達到最佳。這是因為pH值過低時，溶液中的H+含量較多，此時會與亞甲基藍溶液產(chǎn)生競爭現(xiàn)象，從而導(dǎo)致吸附劑對亞甲基藍的吸附率減小；而pH值大于7時也不利于亞甲基藍溶液向改性硅藻土表面擴散，因為此時吸附劑表面帶有負電荷。試驗證明溫度為35 ℃時吸附效果最佳，因為離子的運動速率會隨著溫度的升高而增大，所以也會導(dǎo)致吸附的速率增大，吸附過程符合準二級動力學(xué)模型和Freundlich熱力學(xué)方程。

肖力光等［12］制造出硅藻土/秸稈復(fù)合材料，加入亞甲基藍溶液中進行攪拌并研究其對溶液的吸附效果。試驗表明，硅藻土煅燒后其比表面積明顯增加，但當(dāng)加入玉米等廢棄秸稈后，硅藻土的比表面積還會持續(xù)增加。30 min以內(nèi)，吸附量隨時間增大；30 min后硅藻土的空穴被填滿，雖然此時吸附量還會隨時間增大，但吸附速率變慢。不同的硅藻土含量會使吸附效果不同，當(dāng)硅藻土的含量為66.6%時，改性硅藻土對亞甲基藍的吸附效果最佳。

金凱等［13］制造出磁性殼聚糖/硅藻土復(fù)合材料，并研究其對亞甲基藍的吸附性能。先將殼聚糖溶于FeCl3溶液中，之后再加入Fe3O4，使用磁力攪拌器使其均勻混合，所得固體產(chǎn)物經(jīng)洗滌干燥，可得磁性粉末。將磁性粉末加入含有戊二醛的乙醇溶液中，在外界磁場作用下，溶液分離。分離完成后用水洗再干燥，此時就得到了復(fù)合材料磁性殼聚糖/硅藻土。試驗表明，當(dāng)復(fù)合硅藻土增多時，對亞甲基藍的去除率也會增加。研究溫度對吸附效果的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為30 ℃時，復(fù)合材料對亞甲基藍的去除率達到了最大值，即74.54%。吸附率隨著時間逐漸趨于平緩，且在120 min之后吸附過程幾乎處于平衡階段。當(dāng)pH值在5～6時，亞甲基藍的去除率大于75%，pH值在其他范圍時，亞甲基藍的去除率會有顯著降低。

2.2 花生殼改性前后對亞甲基藍的吸附

2.2.1 天然花生殼對亞甲基藍的吸附。如瓜子殼、核桃殼、花生殼等各種農(nóng)林固體廢棄物常被用作吸附劑。鄒衛(wèi)華等［14］選用天然花生殼對亞甲基藍、中性紅和孔雀石綠進行吸附。結(jié)果顯示，pH值在1～ 4時，隨pH值的升高，花生殼對亞甲基藍溶液的去除率不斷增加，pH值小于7.5時吸附量變化不大，主要是因為pH值較低時，花生殼中的酚羥基和羧基離解困難，因此與染料的靜電引力減小，吸附率較低。當(dāng)pH值較高時則與此相反。288 K下，在前60 min是快速吸附，之后是慢速吸附，8 h左右達到吸附平衡，吸附過程符合Langmuir方程和準二級動力學(xué)模型。Gohoho等［15］同樣還以未改性的花生殼為吸附劑研究了時間對其吸附亞甲基藍的影響，并分析了其吸附機理。試驗結(jié)果顯示，50 min后就能達到吸附平衡，且吸附過程也符合Langmuir單層吸附模型和準一級動力學(xué)模型。

2.2.2 改性花生殼對亞甲基藍的吸附。劉榮梅等［16］用稀硫酸改性花生殼并研究了其對亞甲基藍的吸附機理。配制50 mL 100 mg/L亞甲基藍溶液，加入0.5 g改性花生殼，在30 ℃下振蕩，每隔20 min取出。試驗結(jié)果表明，在20 min左右改性花生殼對亞甲基藍的吸附主要是物理吸附，而20～ 60 min主要是化學(xué)吸附，在60 min之后改性花生殼對亞甲基藍的吸附已經(jīng)趨于穩(wěn)定。亞甲基藍初始濃度不同，吸附劑的吸附效果也有所不同，在280 mg/L時吸附基本達到飽和。試驗結(jié)果表明，隨著溫度的增加，吸附量也逐漸增加，這主要是因為改性花生殼的官能團含量是相對穩(wěn)定的。將不同質(zhì)量的花生殼加入不同量的溶液中時，花生殼對亞甲基藍溶液的吸附率會隨花生殼質(zhì)量的增加而增加。但吸附過程中溫度增加，吸附量卻逐漸下降，這可能是由于溫度升高使花生殼表面的亞甲基藍重新溶解于水中。其他變量不變時，pH值在2.5～5.3范圍時，吸附量隨pH值的增大而增大；而pH＞5.3時，吸附量基本不變，吸附符合Langmuir吸附等溫線。

雷娟［17］用高錳酸鉀溶液對花生殼進行改性并研究其對亞甲基藍溶液的吸附效果。試驗表明，隨著花生殼加入量的不斷增加，花生殼對亞甲基藍的去除率不斷增加，單位質(zhì)量的吸附量卻在降低。當(dāng)花生殼投量為0.8 g時，吸附量達到最大0.53 mg/g。研究時間對吸附過程的影響發(fā)現(xiàn)，在0～ 1 h吸附量變化明顯，1 h之后變化緩慢，這是因為隨著時間的增加，花生殼表面吸附點被占據(jù)，界面兩側(cè)濃度差減小，所以曲線上升趨勢減小。改性花生殼在初始溶液pH值為1～7時吸附量不斷增加，pH值在7～11時吸附率基本不變，所以對該試驗而言其最佳pH值為7。研究溶液濃度對吸附效果的影響結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初始濃度為10 mg/L時，吸附效果最好，濃度再大吸附率變化不明顯。

Kutluay等［18］以甲醛改性的花生殼作為生物質(zhì)吸附劑來吸附亞甲基藍。將花生殼用1%的甲醛溶液按花生殼∶甲醛=1∶5的比例（質(zhì)量體積比）處理24 h，然后過濾、洗滌，并于80 ℃烘干后儲存在封閉的容器中用于吸附試驗。使用基于Box-Behnken試驗設(shè)計的響應(yīng)面方法，在環(huán)境溫度為39.7 ℃、吸附時間為92.25 min的條件下，甲醛改性的花生殼對亞甲基藍的最大吸附容量為43.84 mg/g。此外，與準一級動力學(xué)吸附模型相比，準二級動力學(xué)吸附模型吸附過程更適合該試驗數(shù)據(jù)。

Ahmad等［19］采用花生殼基活性炭對亞甲基藍水溶液進行吸附研究。首先將花生殼用水清洗，之后在105 ℃烘箱中進行烘干。烘干之后將花生殼放在不銹鋼的立式管式反應(yīng)器中的內(nèi)部金屬上，將溫度從室溫調(diào)到500 ℃，并且N2以150 mL/min的流量加入其中生產(chǎn)焦炭。炭化2 h后，將NaOH和焦炭按質(zhì)量比1∶1混合，之后加入去離子水將NaOH粉末溶解，將混合物在溫度為105 ℃的烘箱中保存24 h。在N2不停加入的情況下將混合物溫度從室溫升高到800 ℃，之后將N2轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2繼續(xù)改性2 h。之后再次改為N2，使活化樣品冷卻至室溫后用純水進行洗滌，直至洗滌液的pH值為7，以除去多余的NaOH。將改性后的花生殼在烘箱中烘干一夜。試驗結(jié)果顯示，相較于改性后，改性前的花生殼含水率、揮發(fā)物和灰度都較高。在改性過程中，金屬鈉可以自由移動伸入樣品的骨架之中，使吸附劑產(chǎn)生較多的空隙，且在CO2不停供應(yīng)之下，CO2分子會不停撞擊花生殼基活性炭（PSAC）的骨架，這會使吸附劑產(chǎn)生更多的孔隙。在試驗中也發(fā)現(xiàn)未改性的花生殼表面是沒有任何氣孔的。而改性花生殼空隙的形成主要是由于NaOH和CO2活化劑的存在。隨時間的推移，亞甲基藍被吸附的量不斷增多，直至最后不再變化，這主要是吸附劑與吸附質(zhì)的濃度梯度逐漸減小。改性花生殼對亞甲基藍的去除率隨著溫度的增加而增加，這說明此吸附過程是吸熱的。因為溫度越高，會有更多的亞甲基藍染料分子進入花生殼。當(dāng)pH值在2～8時，亞甲基藍的去除率從75.32%增加到92.45%。這是因為pH值較低時，溶液中H+增加，將會和陽離子染料亞甲基藍形成競爭關(guān)系，不利于吸附劑對亞甲基藍進行吸附。通過對吸附動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，改性花生殼對亞甲基藍的動力學(xué)模型符合度從大到小排序為準二級動力學(xué)模型、準一級動力學(xué)模型、Avrami模型和Elovich模型。

2.3 柚子皮改性前后對亞甲基藍的吸附

2.3.1 天然柚子皮對亞甲基藍的吸附。周殷等［20］研究了柚子皮在不同pH值條件下對亞甲基藍的吸附過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于酸性條件，堿性條件下更有利于柚子皮對亞甲基藍進行吸附。相比于Freundlich方程和BET等溫方程式，改性柚子皮的吸附過程更加適合用表示單層吸附的Langmuir模型來描述。黃曼雯等［21］用柚子皮蒸餾水清洗、瀝干、曬干、粉碎，用1%的HCl或NaOH使100 mg/L的亞甲基藍溶液的pH = 8，加入0.2 ～1.8 g的柚皮粉，溫度保持在30 ℃，在1 000 r/min下振蕩60 min之后離心，10 min后取上清液測定吸光度。試驗表明，柚皮粉從2 g/L增至4 g/L時，溶液中亞甲基藍的去除率達到最大為82.55%，之后吸附率會降低，因為吸附劑逐漸增加會導(dǎo)致吸附質(zhì)余量減小。pH值在3 ～4時，吸附量逐漸上升，pH值為5～12時，上升平緩，最大吸附量出現(xiàn)在pH = 10時，為20.54 mg/g。柚子皮的負電荷增多，將會使亞甲基藍的被吸附量增多，因此本試驗適合在堿性條件下進行。綜合分析140 mg/L是試驗的最佳初始濃度，同時吸附量隨溫度升高而下降。試驗過程既符合Langmuir模型也符合Temkin模型。Langmuir模型吸附精度更高，更符合吸附過程，而Temkin模型試用范圍較廣，更具一般性。崔帥等［22］使柚子皮粉末和乙醇溶液混合得到活化柚子皮，試驗表明，隨著乙醇質(zhì)量分數(shù)的增加、活化時間的增加，吸附量也會增加。

2.3.2 改性柚子皮對亞甲基藍的吸附。廖紹華等［23］利用ZnCl2溶液對柚子皮溶解侵蝕，制得活化的生物炭。試驗表明，在ZnCl2溶液的濃度為40%，固液比為1∶4，炭活化溫度為600 ℃，時間為20 min，浸漬12 h時，吸附量達到最大值1 081 mg/g。其中試驗條件對吸附過程的影響從ZnCl2溶液濃度、固液比到炭化活化時間依次減弱。

陳瑩等［24］將清洗、浸泡、干燥、篩選、密封后的柚子皮和FeCl3溶液以不同質(zhì)量比加水?dāng)嚢瑁笥萌ルx子水反復(fù)進行沖洗，然后抽濾、定溫干燥至恒重。配制初始濃度140 mg/L的亞甲基藍溶液，投入4 g/L改性柚子皮。亞甲基藍初始質(zhì)量濃度為80～300 mg/L，去除率高達95%，試驗中還發(fā)現(xiàn)鹽離子會抑制其對亞甲基藍的吸附。改性后的柚子皮吸附能力更強，這是因為柚子皮孔隙增多。這說明FeCl3較少時足以和柚子皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反而當(dāng)FeCl3占比增大時，吸附效果反而變小，這可能是因為FeCl3占比增多時孔道可能會被堵塞，導(dǎo)致吸附效果降低。研究表明柚子皮改性后或解吸后的性能都比未改性的柚子皮好。選擇1 g/L的吸附劑，會有較高的去除率但吸附量偏低；而要追求更大的吸附量，吸附劑的用量取0.2 g/L更為適宜，且該吸附過程屬于放熱反應(yīng)。

孫曉旭等［25］用不同方法改性柚子皮制備活性炭研究對亞甲基藍的試驗。試驗分別用不同試劑AlCl3、Na2SO4和KOH對柚子皮進行改性，將改性前后的柚子皮均放在馬弗爐里進行炭化、冷卻、篩選，之后在干燥條件下保存?zhèn)溆谩Ｔ囼灧謩e得出在對亞甲基藍吸附研究中三種改性柚子皮吸附劑的最佳用量。當(dāng)活性炭的投放量逐漸增多時，溶液脫色率不斷增加，且最后趨于穩(wěn)定，而吸附量在這個過程中卻在不斷減小。溶液呈堿性時，活性炭帶有負電荷，隨時間的增加，脫色率也不斷增加，最后趨于穩(wěn)定。根據(jù)紅外光譜顯示，用AlCl3和KOH改性柚子皮制備活性炭之后，活性炭表面將會有較多的官能團，對亞甲基藍的吸附效果會更好。

2.4 改性橘子皮對亞甲基藍的吸附

2.4.1 天然橘子皮對亞甲基藍的吸附。宋娟娟［26］將橘子皮用蒸餾水洗凈，烘干，研磨成渣。試驗表明，pH＞7時吸附量不斷增加，pH＞10時吸附量趨勢變平緩。橘子皮帶有負電荷的基團，有利于吸附亞甲基藍。溶液pH = 10時，通過研究時間對吸附量的影響發(fā)現(xiàn)，在60 min時吸附效果最好，因為分子已經(jīng)擴散到吸附劑內(nèi)部孔隙中，吸附達到平衡狀態(tài)。橘子皮粉添加量增多時吸附量隨之下降，這說明少量吸附劑就能達到很好的吸附效果。當(dāng)溶液濃度增大時，亞甲基藍的去除率反而減小?？梢?，橘子皮對低濃度的亞甲基藍廢水處理效果較好。吸附規(guī)律遵循準二級動力學(xué)模型和Langmuir方程。范瓊等［27］也研究了橘子皮對亞甲基藍的吸附。吸附量隨pH值的增加而上升。當(dāng)pH＞7時，增長趨勢趨于平緩。研究發(fā)現(xiàn)常溫下1 h該吸附過程就可以達到完全吸附平衡。

2.4.2 改性橘子皮對亞甲基藍的吸附。Munawer等［2］研究了未改性橘子皮、化學(xué)改性橘子皮和磁化橘子皮對亞甲基藍的吸附過程。試驗表明，這三種吸附劑對亞甲基藍的去除率分別是92.73%、97.86%、91.45%。當(dāng)pH值為8，固液比為1∶25，溫度為40 ℃，亞甲基藍的初始濃度為50 mg/L，平衡時間為40 min時，溶液的去除率最高。磁化橘子皮操作簡單、成本低、可生物降解。將1 000 mg亞甲基藍染料溶解在1 L的蒸餾水中，以產(chǎn)生1 000 mg/L的儲備溶液。通過用蒸餾水稀釋儲備溶液，獲得后續(xù)部分所需濃度的亞甲基藍溶液。將自來水沖洗之后的橘子皮在60 ℃下烘24 h，然后篩選出0.5 mm的均勻顆粒。在室溫下，將10 g橙子皮在500 mL的異丙醇中攪拌約12 h，在500 mL蒸餾水中攪拌約12 h，然后用異丙醇反復(fù)洗滌，直至濾液無色。最后在55 ℃烘箱中干燥24 h，最后得到未處理的橘子皮，改性的橘子皮都會用到這些未處理的橘子皮。研究磁化橘子皮發(fā)現(xiàn)pH值在3～7時，對亞甲基藍的去除率不斷增加，但pH值在7～12時，去除率幾乎不變。亞甲基藍的去除率隨著磁化橘子皮加入量的增多而變大，這是因為當(dāng)改性橘子皮不斷增加時，橘子皮表面上的吸附位點也在不斷增加，從而促進吸附過程的進行。溫度在30～60 ℃變化時，當(dāng)溫度為40 ℃時，亞甲基藍溶液的去除率達到最大值。磁化橘子皮更符合均勻表面單層吸附的Langmuir等溫線。

Ramutshatsha-Makhwedzha等［28］成功合成了橘子皮和檸檬皮衍生活性炭（OLPAC），并用磷酸活化，并將該材料用于在廢水中去除甲基橙（MO）和亞甲基（MB）染料。橘子皮和檸檬皮用去離子水徹底清洗，并在110 ℃的烘箱中分別干燥24 h。然后將干燥的果皮粉碎成 200～400 μm的顆粒。用等體積的85% H3PO4浸漬之前，將等量的橘子皮和檸檬皮混合并適當(dāng)勻化。除去過量的液體，并將材料在烘箱中110 ℃下干燥24 h。此后，將炭放入600 ℃的爐中3 h。使用蒸餾水清洗化學(xué)活性炭，并在110 ℃下干燥。橘子-檸檬皮活性炭此后稱為OLPAC。將50 mL 100 mg/L的染料溶液加入玻璃容器中，用稀HNO3或NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值。之后將吸附劑混合加入溶液中，超聲處理。XRD的衍射圖樣表明合成的材料是無定形的；SEM圖像可以看出合成材料具有表面孔的高度多孔材料。MB的去除率隨著pH值的增加而增加，在pH = 5時達到其最高去除率93%。研究發(fā)現(xiàn)OLPAC的等電點為2.5，當(dāng)溶液的pH值增加到pHpzc以上時，吸附劑帶負電荷，因此有利于帶負電荷的OLPAC和陽離子MB染料之間的靜電相互作用。MB和MO的最佳接觸時間分別為20 min和40 min。復(fù)合材料對MB的吸附可用Langmuir等溫線和準二級反應(yīng)速率模型描述，吸附劑對MB的最大吸附量為33 mg/g。

3 結(jié)論與展望

筆者總結(jié)了不同生物質(zhì)吸附劑改性前后對亞甲基藍的吸附效果。亞甲基藍屬于陽離子染料，溶液偏酸性時并不利于吸附劑對該染料的吸附。試驗還發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)吸附劑改性方法不同，對染料吸附效果也不同，但都與pH值、溶液初始濃度、吸附時間等有關(guān)。改性后的吸附劑與未改性的吸附劑相比，吸附效果有不同程度的提高。改性通常是為了增大吸附劑的比表面積，暴露或增加更多的活性官能團等吸附位點以及彌補前驅(qū)體的本身不足、整合其優(yōu)良性能，從而制備出對于去除亞甲基藍更加實用高效的優(yōu)良吸附材料。簡言之，研究出更加經(jīng)濟、環(huán)保、實用、高效的吸附劑并應(yīng)用到現(xiàn)實生活中仍是相關(guān)科研工作者研究的重點。

此外，試驗中所用的廢水都是組分單一的亞甲基藍溶液，并不能很好地模擬真實的吸附環(huán)境，這些都是試驗的局限性。因此，研究者對于生物質(zhì)吸附劑的研究不能僅僅停留于改性前后吸附效果的不同，還應(yīng)在更為復(fù)雜的條件下（如多組分染料）進行更加深入的吸附性能研究，為生物質(zhì)吸附材料的實際應(yīng)用打下更加堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

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