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利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物去除水環(huán)境中多環(huán)芳烴污染物和有機(jī)磷農(nóng)藥的研究進(jìn)展

2023-04-25 02:11:52王麗娟姜琳琳湯水粉錢卓真
漁業(yè)研究 2023年2期
關(guān)鍵詞:官能團(tuán)殼聚糖吸附劑

王麗娟,姜琳琳,余 穎,湯水粉,錢卓真

(福建省水產(chǎn)研究所,福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361013)

隨著人類對地球資源的開采和利用,越來越多的污染物被排放到環(huán)境中。水體環(huán)境中的污染物通過環(huán)境遷移和食物鏈向動(dòng)物傳遞,從而對人體造成危害。作為水環(huán)境中污染物,多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)污染物和有機(jī)磷農(nóng)藥(Organophosphorus pesticides,OPs)因具有分布廣和高毒等特點(diǎn),而受到廣泛關(guān)注。

PAHs指由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)以直線狀、角狀或者簇狀相連的碳?xì)浠衔颷1]。PAHs來源廣泛,其特點(diǎn)是物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難降解,且易在生物體內(nèi)富集,是自然環(huán)境中持久性有機(jī)污染物的主要代表[2]。1979年,美國環(huán)保局(EPA)將16種PAHs{萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并[a]蒽、芘、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝、茚并[1,2,3-cd]芘}列為優(yōu)先監(jiān)測污染物[3]。其對人體健康的危害主要是致畸、致癌和致突變(三致)效應(yīng)和光致毒性。

OPs通常指含C-P、C-S-P、C-O-P或C-N-P鍵的有機(jī)化合物[4],大部分OPs不溶于水,溶于有機(jī)溶劑,在中性和酸性條件下穩(wěn)定,在堿性條件下易被水解而失效。其具有半衰期短、易降解和殘留低等特點(diǎn),因此其在農(nóng)林業(yè)和漁業(yè)中被廣泛使用,占農(nóng)藥總用量的50%以上。大部分OPs屬于高毒性農(nóng)藥,可引起急性中毒[5];而對于某些OPs,若長期低劑量接觸,會(huì)對機(jī)體產(chǎn)生致畸、致癌、致突變(三致)效應(yīng)。

控制水環(huán)境中PAHs和OPs污染物的含量對于保護(hù)環(huán)境和維護(hù)人類健康至關(guān)重要。目前,去除水體中有機(jī)污染物的常用技術(shù)有吸附法、氧化還原法、生物降解法和膜分離法等[6],相對于其他方法,吸附法在處理低濃度污染物具有無法比擬的優(yōu)勢,如環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和高效,然而昂貴的制造成本,使得活性炭等傳統(tǒng)吸附劑在處理水環(huán)境中污染物的廣泛應(yīng)用受到限制。

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,每年會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)固體廢棄物,給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重壓力。作為吸附材料,農(nóng)業(yè)固體廢棄物具有成本低等優(yōu)點(diǎn),對持久性有機(jī)污染物有較高的吸附能力,且易被改造成吸附能力更強(qiáng)的材料,即使針對低濃度污染物也具有出色的清除能力等。盡管這一領(lǐng)域已有不少相關(guān)研究,但是目標(biāo)污染物以重金屬為主,仍缺少對有機(jī)污染物的研究。本文就農(nóng)業(yè)固體廢棄物性質(zhì)、改性、吸附機(jī)理及其在PAHs和OPs的應(yīng)用情況等進(jìn)行簡單概述,為開發(fā)更高效的作為吸附劑的農(nóng)業(yè)固體廢棄物并用于清除環(huán)境中的PAHs和OPs提供了一定的研究思路。

1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物吸附特性

作為農(nóng)業(yè)大國,我國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)固體廢棄物達(dá)幾十億噸,大量的農(nóng)業(yè)固體廢棄物對土壤、空氣和水體等生態(tài)環(huán)境造成了大量污染,巨大的副產(chǎn)物處理及其成本引起了人們的重視[7]。其實(shí)農(nóng)業(yè)固體廢棄物蘊(yùn)藏著巨大資源,在水體環(huán)境污染物消除方面合理的資源化利用具有巨大潛力。

1.1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物的種類及其來源

農(nóng)業(yè)固體廢棄物是指在農(nóng)、林、牧、副、漁等各類生產(chǎn)生活中被丟棄的有機(jī)固體廢物,其來源廣泛[8],具體包括:農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中,作物和林木生產(chǎn)所不需要、多余的植物體,如農(nóng)作物的秸稈、果殼、枯枝落葉等;畜牧業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)中的動(dòng)物殘余體,如動(dòng)物毛皮、水產(chǎn)品外殼等;農(nóng)業(yè)加工以及深加工過程中所產(chǎn)生的加工類廢棄物,如木屑、水產(chǎn)品下腳料等;人們生產(chǎn)生活中的固體廢棄物,如甘蔗渣、棗核、餅渣、香蕉皮、咖啡廢渣等;畜禽排泄物包括畜禽糞尿、畜禽墊料等。

1.2 農(nóng)業(yè)固體廢棄物主要成分及其吸附機(jī)理

利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物和副產(chǎn)物制備的生物吸附劑,按組成主要分為木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及甲殼素[9]等。木質(zhì)纖維素是農(nóng)作物秸稈、椰子殼等植物細(xì)胞壁的主要組成部分,主要由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素組成,還包括少量脂類、蛋白質(zhì)、淀粉和其他有機(jī)成分,官能團(tuán)主要有羥基、羧基和硅醇等活性基團(tuán)[10]。而甲殼素主要來源于節(jié)肢動(dòng)物,如蝦、蟹等外殼,由2-乙酰氨基-2-脫氧-β- D -葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵連接而成的多糖,可以被幾丁質(zhì)酶降解[11]。殼聚糖由甲殼素脫乙酰基后獲得,含有的官能團(tuán)如羥基、氨基、甲基羧基、乙酰基、酰胺等[12]。以木質(zhì)纖維素和甲殼素為主要成分的農(nóng)業(yè)吸附劑通過物理化學(xué)作用,對污染物具有吸附效果,目前有機(jī)污染物在生物吸附劑上的吸附機(jī)理仍然具有爭議。已有的研究表明,吸附機(jī)理主要包括分配作用、表面吸附和孔隙截留及其共同作用,其中表面吸附包括靜電吸附等物理吸附,以及官能團(tuán)作用的氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵或π-π鍵等化學(xué)吸附[13-14]。

1.3 影響農(nóng)業(yè)固體廢棄物吸附的因素

不同來源的農(nóng)業(yè)固體廢棄物,其成分的差別和污染物的性質(zhì)對吸附效果有重要影響,農(nóng)業(yè)固體廢棄物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)和比表面積是決定其吸附過程的主要因素。

不同農(nóng)業(yè)固體廢棄物的化學(xué)組成差別較大。植物殘?jiān)缒举|(zhì)材料椰子殼、菠蘿葉、香蕉莖、甘蔗渣、咖啡渣等的纖維素含量較高(>40%)。木質(zhì)素含量較高的出現(xiàn)在軟木、椰子殼和樹皮等生物質(zhì)(>30%)。吸附劑的吸附性能受其極性、芳香性等因素的影響,其中木質(zhì)素是有機(jī)污染物的主要儲(chǔ)存介質(zhì),木質(zhì)素含量越高,其與持久性有機(jī)污染物的親和力越高[15]。此外,木質(zhì)纖維素的灰分含量對有機(jī)污染物在這些材料上的吸附過程也起著重要作用。二氧化硅在灰分含量中的離子結(jié)構(gòu)提供了吸附極性分子的能力,例如酚類。甲殼素是一種天然的黏多糖,由大量的生物產(chǎn)生,如螃蟹等節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼和一些真菌的細(xì)胞壁,被認(rèn)為是自然界生物合成量僅次于纖維素的天然聚合物。甲殼素/殼聚糖的一個(gè)重要特征是其分子化學(xué)結(jié)構(gòu),具有高度疏水性,不溶于水和大多數(shù)有機(jī)溶劑[11];殼聚糖中高含量的極性官能團(tuán)使其對PAHs吸附能力不及木質(zhì)纖維素材料。

官能團(tuán)在污染物的吸附中起著重要作用。如木質(zhì)素、纖維素和殼聚糖中的羥基、氨基、甲基羧基、乙?;?、酰胺等官能團(tuán),可與水環(huán)境中的有機(jī)污染物形成氫鍵等而具有吸附作用[16-17]。尤其殼聚糖中大量的豐富官能團(tuán),為后續(xù)的改性提供條件,使其成為一種高潛力材料[12]。

最后一個(gè)顯著影響因素是吸附劑的表面積,而吸附材料表面形態(tài)也會(huì)對木質(zhì)纖維素吸附能力有影響[18]。Islam M A等[19]采用掃描電鏡表征指出,使用過的茶葉渣表面的孔隙和開孔結(jié)構(gòu)是吸附喹硫磷的主要原因。

不同有機(jī)污染物極性、疏水性、芳香性、分子大小等因素也影響其在農(nóng)業(yè)固體廢棄物上的吸附行為[20],還有環(huán)境條件如溶液pH、共存離子、溫度、溶解性有機(jī)質(zhì)含量也會(huì)影響生物吸附劑對有機(jī)污染物的吸附作用[21]。

1.4 農(nóng)業(yè)固體廢棄物的改性

大多數(shù)天然的農(nóng)業(yè)固體廢棄物是由多種復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物組成的復(fù)合體,含有大量的活性官能團(tuán),如羥基、羰基、氨基、甲基等,為改性提供了條件。通過對農(nóng)業(yè)固體廢棄物的活化改性改善其比表面積、孔結(jié)構(gòu)以及表面基團(tuán),從而提高其吸附性能[22]。

活化方法包括物理方法和化學(xué)方法。物理活化包括熱處理、高壓處理、破碎和冷凍干燥等[23]。Valili S等[24]報(bào)道,由于有機(jī)污染物吸附材料對總有機(jī)碳含量和孔隙度的依賴,熱解是一種生產(chǎn)高效生物吸附劑的好方法。研究表明,熱處理生物吸附劑比煤制吸附劑更有利于去除有機(jī)污染物。化學(xué)活化是常見的方法,按照改性劑的種類,可分為酸/堿改性、氧化/還原改性、金屬改性、有機(jī)化改性、功能材料改性等[25-33],詳見表1。Zhao X等[26]用磷酸二氫銨預(yù)處理玉米秸稈,其比表面積、孔隙度和空容量都有很大的提升,且相對于原始生物質(zhì)來說,對莠去津的吸附效果也得到了大大提升?;瘜W(xué)活化方法目前主要是對其進(jìn)行酸/堿處理,通過加入檸檬酸、鹽酸、H3PO4等酸改性去除礦物元素,以提高吸附劑的酸性[27-28],從而提高生物吸附劑的親水性。Li Y等[29]報(bào)道了木質(zhì)素是天然植物殘?bào)w的主要芳香性組分,木質(zhì)素強(qiáng)大的吸附潛力被共存的多糖(極性組分)嚴(yán)重抑制,通過酸解去除糖類組分,改性植物殘?bào)w的吸附能力可顯著提高。

表1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物的改性活化及其理化特性Tab.1 Modification and physicochemical properties of agricultural solid waste

2 農(nóng)業(yè)固體廢棄物對污染物的吸附效果

盡管目前農(nóng)業(yè)固體廢棄物的吸附性能不及傳統(tǒng)吸附劑如活性炭等,但其具有傳統(tǒng)吸附劑無可比擬的優(yōu)勢(不同吸附劑比較見表2),如成本低、細(xì)胞的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)使其具有較高表面積(多孔性)、不溶于水、對于低濃度廢水更加有效、可再生、易于改性等[34]。其作為吸附劑為農(nóng)業(yè)固體廢棄物的處理提供了一條新途徑,在廢水污染物清理中成為高潛力的吸附劑[35-37]。本文主要就其對水環(huán)境中OPs和PAHs的吸附進(jìn)行總結(jié)。

表2 不同吸附劑的比較Tab.2 Comparison of different adsorbents

2.1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物應(yīng)用于吸附水環(huán)境中PAHs

從表3可以看到,目前應(yīng)用于吸附PAHs的農(nóng)業(yè)固體廢棄物多種多樣,主要包括植物殘?jiān)缰癫?、松木、松針、甘蔗渣等,米糠和生活廢棄物如蝦蟹等外殼。研究發(fā)現(xiàn),由木質(zhì)纖維素為來源的生物吸附劑,相比以殼聚糖為原料的生物吸附劑,對PAHs吸附效果更好,其原因有可能是PAHs芳香性強(qiáng),而木質(zhì)素是天然植物殘?bào)w的主要芳香性組分,從而提高吸附效率。

表3 農(nóng)業(yè)固體廢棄物在吸附水環(huán)境中PAHs的應(yīng)用Tab.3 Application of agricultural solid waste removal of PAHs in the water environment

續(xù)表3

2.1.1 天然產(chǎn)物的吸附能力

某些天然廢棄物材料對PAHs具有優(yōu)異的吸附性能,可用于去除水環(huán)境中的PAHs。Pal D[38]研究表明,一些生物吸附劑對PAHs的吸附能力依次為椰子殼>甘蔗渣>米糠,吸附結(jié)果與Freundlich模型吻合較好。在另一項(xiàng)研究中,Chen B等[39]使用了木屑、黑麥草根、橙皮、竹葉和松針等農(nóng)業(yè)生物材料來吸附菲、萘、苊、芴、芘等PAHs,對PAHs的吸附量大小順序?yàn)樗舍?竹葉>橘子皮>黑麥草>木屑。Olivella M A等[40]使用軟木廢料(原始形式)去除13種PAHs,表明這種材料對PAHs表現(xiàn)出一定的吸附能力。Crisafully R等[41]采用天然原料甘蔗渣、椰殼、甲殼素、殼聚糖等低成本吸附劑對石油化工廢水中的PAHs進(jìn)行了脫除研究,對PAHs的吸附量依次為椰殼>甘蔗渣>甲殼素>殼聚糖,綠椰殼對PAHs的吸附性能與某些傳統(tǒng)吸附劑如離子交換樹脂相當(dāng)。而Lin D H等[42]發(fā)現(xiàn),原始茶葉和煮沸過的茶葉對菲都呈現(xiàn)相對較高的吸附親和力,提出脂肪性組分而不是芳香性組分調(diào)控茶葉粉末對菲的吸附。

2.1.2 生物材料的改性

脂肪碳和芳香碳是PAHs主要的吸附結(jié)構(gòu),生物吸附劑的結(jié)構(gòu)特性(例如極性和芳香性)顯著影響其吸附性能。通過對廢棄物的修飾改性,可提高其吸附效率[43-44]。

1)經(jīng)過高溫處理,材料的表面積增大,可以提高對PAHs的吸附效果。Kong H等[18]以芝麻稈為原料,在菲濃度為312.5 mg/L、炭化溫度為700℃時(shí),其去除率接近100%。Kong H等[45]還研究了不同溫度下大豆秸稈碳化所得的活性炭對水溶液中的萘、菲、苊等的吸附效果,吸附能力隨碳化溫度的升高而增強(qiáng),700℃下碳化得到的活性炭對萘、菲、苊的去除率分別達(dá)到99.89%、100%、95.64%。

2)通過對原始植物殘?bào)w進(jìn)行酸解處理脫糖,去除大部分半纖維素和部分無定型纖維素[46],產(chǎn)生的基質(zhì)具有更多的芳香基團(tuán)、較低的極性,且比未處理的木材纖維的孔隙率更高,改性植物殘?bào)w的吸附性能大大增強(qiáng)。Xi Z M等[15]使用植物廢棄物如竹木、松木、松針和松樹皮作為生物吸附劑去除菲、萘、芘和苊,此研究比較了不同的原料和修飾方法對PAHs的去除效果,試驗(yàn)證實(shí)經(jīng)酸水解脫糖后的材料具有更高的吸附容量;例如對于原料竹子,最大吸附量為1 553.88×10-3mg/g,而其脫糖后提高了10倍。Li Y[29]等證實(shí)脫糖改性植物樣品的吸附能力皆比相應(yīng)原始樣品顯著提高。

3)近年來不斷有新型復(fù)合改性材料應(yīng)用于水環(huán)境中PAHs的吸附。孫璇[47]采用3種作物原料(小麥秸稈、玉米秸稈和花生殼)制備的生物質(zhì)炭、改性產(chǎn)物及用生物質(zhì)炭制備的凝膠顆粒,比較其對芘的吸附特性。經(jīng)氨水改性的生物炭平衡吸附量更高,采用凝膠顆粒制備的填充柱對溶液芘具有較好的動(dòng)態(tài)吸附能力。

2.1.3 吸附機(jī)理的探討

大部分研究認(rèn)為,植物等天然有機(jī)質(zhì)對PAHs的吸附機(jī)理主要以分配作用為主,疏水效應(yīng)、孔隙填充效應(yīng)以及π-π共軛反應(yīng)共同起作用[48-53]。張默等[48]利用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型表征玉米生物質(zhì)炭對萘的吸附均為多重線性,表明孔隙填充對萘的吸附發(fā)揮重要作用。吳晴雯等[6]采用在500℃熱解溫度下自制的蘆葦秸稈生物炭為吸附劑,對水中菲進(jìn)行吸附,結(jié)果表明吸附機(jī)制包括表面吸附作用和分配作用,污染物分子體積和相對極性是影響總體吸附的主要因素;含氧、含氫官能團(tuán)及π-π相互作用對生物炭吸附有機(jī)污染物有重要貢獻(xiàn)。Nguyen T H等[49]研究了萘、菲等污染物在不同溫度制備的木屑生物炭上的吸附行為,發(fā)現(xiàn)木炭吸附有機(jī)污染物的過程由孔填充作用主導(dǎo),有機(jī)污染物的最大吸附量隨有機(jī)化合物分子尺寸減小而增大。Zhu D等[50]研究了木炭吸附PAHs(例如:萘、菲、芘),發(fā)現(xiàn)排除生物炭表面含氧官能團(tuán)的影響,不同有機(jī)化合物在生物炭上的吸附能力順序與它們在石墨上的一致,表明木炭上類似石墨片層的結(jié)構(gòu)可與有機(jī)化合物的苯環(huán)結(jié)構(gòu)形成π-π作用。Zhu D Q等[51]對木質(zhì)生物質(zhì)炭加氫和再氧化處理,結(jié)果表明萘、菲、芘等有機(jī)污染物的吸附并沒有發(fā)生變化,否定了形成氫鍵的吸附過程,推測高度芳香性生物質(zhì)炭與苯環(huán)有機(jī)化合物之間通過π-π電子供受體作用力實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸附過程。張晗等[52]以不同來源的生物質(zhì)(荔枝樹枝、小麥和水稻秸稈)為原料制備生物炭,考察其對菲的吸附性能,結(jié)果表明生物炭吸附菲的可能機(jī)制有疏水效應(yīng)、孔隙填充效應(yīng)以及π-π共軛反應(yīng)等。

2.2 農(nóng)業(yè)固體廢棄物應(yīng)用于吸附水環(huán)境中OPs

利用農(nóng)業(yè)廢物進(jìn)行水環(huán)境中農(nóng)藥的清除已有一些報(bào)道,然而對于OPs吸附的報(bào)道比較有限(表4)。Zolgharnein J等[54]采用甘蔗渣進(jìn)行水環(huán)境中的馬拉硫磷的清除,吸附容量可達(dá)到2.08×10-3mg/g。Ahmad T等[55]采用大米的谷殼和麩皮分別進(jìn)行水環(huán)境中甲基對硫磷的清除,其清除率分別為(101.94±2.33)、(113.59±2.62)mg/g。Akhtar M等[56]比較了稻糠、甘蔗渣、豆莢、稻殼生物炭對甲基對硫磷的吸附效果,結(jié)果表明稻糠生物炭的吸附效果最好。吸附容量和穩(wěn)定性可通過對吸附劑的物理化學(xué)改性而增強(qiáng),通過熱解和酸處理等技術(shù)改性有利于提高生物吸附劑對OPs的吸附能力。增溫對吸附材料的比表面積和孔容增加具有明顯的提升作用,這種提升作用主要是構(gòu)成廢棄物的纖維素、半纖維和木質(zhì)素在升溫過程中逐漸分解所形成的孔隙結(jié)構(gòu)。孫蕾等[57]以樂果為目標(biāo)污染物、制糖工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物甘蔗渣為炭吸附劑原材料,系統(tǒng)研究裂解溫度、蔗渣炭用量、溶液溫度和樂果濃度等因素對蔗渣炭吸附去除樂果性能影響,蔗渣炭對樂果的理論最大吸附能力為48.17 mg/g。Mohammad S G等[58]采用杏核制備有機(jī)農(nóng)藥固定化活性炭,用H3PO4和500℃高溫、HCl對杏核進(jìn)行改性,制備出去除乙草磷的活性炭,其單層最大吸附量為20.04 mg/g。Islam M A等[59]采用茶葉為原料制備了生物炭,研究了其對8種OPs的吸附效果,最大吸附率可達(dá)96.3%以上,表明茶葉有作為廉價(jià)吸附劑從水體中去除OPs的潛力。Abdeen Z等[60]采用蝦殼制備的殼聚糖清除水環(huán)境中的滅線磷,對吸附劑劑量、農(nóng)藥初始濃度和接觸時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行了考察,結(jié)果表明殼聚糖作為一種低成本生物吸附劑,可用于去除水溶液中OPs。

已有對農(nóng)業(yè)固體廢棄物進(jìn)行化學(xué)改性并制備獲得的復(fù)合材料應(yīng)用于OPs的相關(guān)報(bào)道。楊婕[61]采用棉花秸稈為原料,通過氨基改性制備改性納米纖維素,毒死蜱去除率達(dá)到90%以上;經(jīng)過氨基改性的納米纖維素表面富含氨基和羥基官能團(tuán),通過氫鍵、靜電吸引和氨基活性位點(diǎn)吸引更多的毒死蜱分子。所鳳閱[27]采用玉米來源生物質(zhì)進(jìn)行水熱碳化法制備的活性炭中,碳化纖維素氧化石墨烯復(fù)合物的吸附性能最好,在最佳條件下對6種OPs的吸附率均可達(dá)90%以上,且多次重復(fù)利用后,材料的吸附性能仍舊較好。王秋華[62]采用農(nóng)業(yè)固體廢棄物甘蔗渣為原材料制備出殼聚糖-甘蔗渣復(fù)合活性炭,對水溶液中的敵敵畏進(jìn)行吸附,結(jié)果表明復(fù)合活性炭更具穩(wěn)定性和長效性,單位比表面積去除率大于甘蔗渣活性炭,其機(jī)理主要分為3個(gè)方面:有機(jī)農(nóng)藥的水解過程,復(fù)合活性炭對敵敵畏的去除(包括活性炭本身以及活性炭和殼聚糖的共同作用)以及復(fù)合活性炭上的官能團(tuán)對敵敵畏的去除。目前以農(nóng)業(yè)固體廢棄物為原料制備新型吸附劑也已有報(bào)道,如Hala H M等[63]采用辣木種子廢棄物為原料制備了一種新型納米級(jí)吸附劑,并首次應(yīng)用于毒死蜱污染廢水的處理,結(jié)果表明此種納米級(jí)廢棄物對毒死蜱的最大吸附量比常規(guī)固體廢棄物提高了2.75倍,并優(yōu)于大多數(shù)已有報(bào)道的綠色吸附劑;在pH為7、接觸時(shí)間為30 min的條件下,其清除率達(dá)到81%,吸附機(jī)理主要是氫鍵、疏水、靜電和π-π相互作用。

3 總結(jié)和展望

采用農(nóng)業(yè)固體廢棄物作為吸附劑處理廢水,目前其對重金屬吸附的報(bào)道較多,而對于有機(jī)污染物吸附的研究任重而道遠(yuǎn)。盡管已有報(bào)道農(nóng)業(yè)固體廢棄物的吸附效率可以和商業(yè)吸附劑相媲美,但是其吸附性能還有一定差距。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)固體廢棄物高容量吸附,可通過對原材料進(jìn)行修飾,以提高吸附性能,并研發(fā)新型高性能吸附劑,如近年出現(xiàn)的幾種廢棄物(含有不同官能團(tuán)和不同化學(xué)性質(zhì))聯(lián)合使用制備復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)高效吸附;多形態(tài)生物吸附劑如流動(dòng)柱吸附劑,可持續(xù)再生和循環(huán)使用,一方面可減少廢水處理的成本,另一方面可進(jìn)一步優(yōu)化性能,滿足不同需求??傊捎棉r(nóng)業(yè)固體廢棄物作為生物吸附劑來處理工業(yè)和城市廢水是目前較有吸引力的解決途徑之一,通過使用一種廢物(固體)處理另一種廢物(水),從而減少污染,盡管目前實(shí)驗(yàn)室理論研究較多而實(shí)際應(yīng)用較少,但利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物開發(fā)高效的生物吸附劑是一種有前途、低成本、綠色的技術(shù)。

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