花生壳的综合利用研究_一_花生壳改性制备重金属吸附剂初探(1)

2004年3月
第21卷第1期
广西师范学院学报
Journal of Guangxi Teachers Education University(Natural Science Edition)
Mar.2004
Vol.21No.1
文章编号:100228743(2004)0120068203
花生壳的综合利用研究(一)
———花生壳改性制备重金属吸附剂初探
廖朝东1,廖正福2
(1.广西卫生干部管理学院,广西南宁530021;2.广西师范学院化学系,广西南宁530001)
摘　要:花生壳中含有大量的纤维素类和多酚类物质,经改性后可作为吸附剂用于含重金属离子污水的净化处理.本文采用酸性甲醛溶液对花生壳进行了改性,并以去除水中Pb2+为参考标准,探讨了花生壳改性制备重金属吸附剂的工艺,获得了较佳的改性工艺条件.
关键词:改性;花生壳;重金属;吸附剂
中图分类号:S38;O62　文献标识码:A
1　引　言
我国花生产量约占世界总产量的1/3,花生的加工过程中产生的副产品———花生壳每年约180万吨[1].目前,花生壳除少量作为粗饲料外,大量的花生壳被烧掉或白白扔掉,造成了极大的浪费.为提高花生的综合经济效益,广大科研工作者对花生壳的综合开发利用进行了广泛的研究,如提取天然抗氧化成分[2]、制取膳食纤维[3]、提取菲汀[4]、制取糠醛[5]等,但基本上仍只停留在实验室阶段,而且深度不够.在我国农村中早有用花生壳截堵污水口以获取较干净水的做法,可见花生壳可用作污水净化处理剂,但直接使用的效果并不理想,有待进一步提高.为了得到较为理想的改性花生壳水处理剂,同时为花生壳的综合利用提供一个新的途径,文献[6]常识性地介绍了用酸性甲醛改性花生壳用于处理重金属废水的方法,笔者较详细地探讨了酸性甲醛溶液对花生壳进行改性处理的工艺条件,并以改性后的花生壳对水中重金属Pb2+离子的吸附性能为参考,获得了较为理想的改性工艺条件.
2　实验部分
2.1　仪器与试剂
SF-200型粉碎机,江苏泰兴;101A-3型数显电热鼓风干燥箱,上海浦东;BP221S型电子天平,德国赛多利斯股份公司;JB-2型恒温磁力搅拌器,上海雷磁新泾等.所用试剂均为市售国产化学纯试剂.
2.2　材料
花生壳直接取自南宁市郊产的生花生.
2.3　花生壳的预处理
将花生壳洗净,晾干,置烘箱中80℃烘3h,然后用粉碎机打粉过筛,颗粒细度为24目,置干燥器中备用.
收稿日期:2003212204
基金项目:桂教科研[2003]22#
作者简介:廖朝东(1961-),男,广西宾阳县人,讲师,研究生,主要从事农副产品的综合利用研究.
2.4　花生壳的改性
取花生壳粉20克置于250ML 园底烧瓶中,加一定量的甲醛-H 2SO 4溶液,置水浴中加热回流一定时间后,将花生壳粉进行抽滤出去溶剂,粉渣用蒸馏水洗至PH >5以上,最后在46℃下烘3h 即得改性处理后的花生壳,置干燥器中备用.
2.5　吸附性能的测定
将改性花生壳粉2克加入到一定浓度的50mL Pb (NO 3)2溶液中,室温下搅拌吸附1h ,抽滤除渣,滤液参照文献[7]的方法以ED TA 为标准溶液、N H 3-N H 4Cl 为缓冲溶液、铬黑T 为指示剂进行配位滴定分析.改性花生壳粉对Pb 2+的吸附率按以下公式计算:
吸附率%=(1-吸附后溶液中Pb 2+的浓度吸附前溶液中Pb 2+的浓度
)×100%3　结果与讨论
在花生壳中含有儿茶酚、焦性没食子酸和间苯三酚等多元酚,矿物质,脂肪类,以及大量的纤维素类物质,由于酚羟基中的氢原子可与重金属离子进行交换,经适当改性可提高其对重金属离子的吸附能力.实验研究表明,改性温度、时间、醛/酸比、花生壳/改性剂比等对改性后花生壳的吸附能力都有影响,具体结果如表1～表4.
表1　改性温度对吸附能力的影响
温度(℃)室温(18℃
)40℃60℃80℃100℃吸附率(%)
59.2673.6077.1082.0881.20表2　改性时间对吸附能力的影响
时间(h )
1234吸附率(%)72.6082.0877.8277.66
表3　醛/酸比对吸附能力的影响
醛/酸
1∶41∶4.51∶51∶6吸附率(%)73.1676.3482.0877.74
注:甲醛浓度:37%硫酸浓度:0.1mol/L
表4　花生壳/改性剂性对吸附能力的影响
花生壳/改性剂
1∶31∶41∶51∶6吸附率(%)52.3363.2482.0875.07
可见,在保持相同的改性条件下,随改性温度升高,改性花生壳对水中重金属离子Pb 2+的吸附能力提高,但80℃以后趋于吸附饱和;随改性时间延长,改性花生壳对水中重金属离子Pb 2+的吸附能力提高,但2h 以后随时间延长吸附能力反而下降;不同物料酸/醛比改性花生壳对重金属离子Pb 2+的吸附产生影响,酸/醛比存在一个最佳值,酸/醛=1∶5时,改性花生壳对水中重金属离子Pb 2+的吸附能力最高.随花生壳/改性剂配比量增大,改性花生壳对水中重金属离子Pb 2+的吸附能力提高,但花生壳/改性剂配比值等于1∶5最佳.即,对花生壳的改性处理以80℃时回流2h ,醛/酸比为1∶5,花生壳/改性剂比为1∶5较理想,改性后的花生壳对水中重金属离子Pb 2+的吸附去除达80%以上.
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96・第1期 廖朝东,廖正福:花生壳的综合利用研究(一)———花生壳改性制备重金属吸附剂初探
4　结　论
以改性花生壳对水中重金属Pb 2+离子的去除能力作为参考,用酸性醛溶液(醛/酸=1∶5)浸泡花生壳进行改性,物料比为1∶5,在80℃时回流2h 比较理想.目前我国花生壳产量大,花生加工多采用机械剥壳,收集容易,将之简单改性处理后即可作为含铅、镉、汞等有毒重金属离子污水的处理剂,是低成本地处理废水或工业用水中的重金属离子的有效途径之一,既可治理环境污染,又可以提高花生的综合经济效益,具有开发利用的前景.
参考文献:
[1]　周瑞宝.花生加工技术[M ].北京:化学工业出版社,2003.
[2]　柳爱莲,何建英,周　嵘.花生壳中生物抗氧剂及其抗自由基活性研究[J ].郑州工程学院学报,2000,21(4):59.
[3]　余　华,马　昱,杨　强.花生壳膳食纤维的提取及性能测定[J ].成都大学学报(自然科学版),1998,17(4).
[4]　钟　黎,杨性坤,井强山.从花生壳中提取菲汀的工艺研究[J ].再生资源研究,1998,(5):26.
[5]　杨性坤.从花生壳中提取糠醛的工艺研究[J ].再生资源研究,1999,(4):26.
[6]　刘　刚.花生壳的妙用[J ].化学教学,2001,(4):48.
[7]　武汉大学.分析化学[M ].北京:高等教育出版社,1995.
Applications of Peanut Hull :I.Preparation
of Heavy Metal Ion Adsorbent
L IAO Chao-dong 1,L IAO Zheng-f u 2
(1.Guangxi Medical and Pharmaceutical College ,Nanning Guangxi 530021;
2.Guangxi Teachers Education University ,Nanning Guangxi 530001,China )
Abstract :　Peanut hull contains kinds of cellulose and polyphenols ,through modification ,it may be used as adsorbent of some heavy metal ions ,such as Pb 2+,Cd 2+,Hg 2+,etc..In this article ,we investigate the effects of modification conditions on the adsorption ability of Pb 2+in water.Results show that the opti 2mum should be at 80℃,2hrs and materials ratio 1∶5be treated with acidity formaldehyde solution (formaldehyde/sulphuric acid ).
K ey w ords :　modification ;peanut hull ;heavy metal ;adsorbent
[责任编辑:黄天放] ・
07・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第21卷。