柑橘皮对重金属生物吸附的研究进展

DOI：CNKI:11-1759/TS.20110104.1723.001 网络出版时间：2011-1-4 17:23

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柑橘皮对重金属生物吸附的研究进展

赵华1,2，陈爱华2，焦必宁2,*，张耀海2

（1．西南大学食品科学学院，重庆 400716；

2．中国农业科学院柑橘研究所，重庆 400712）

摘 要：重金属污染物在环境中十分稳定，并且具有相当高的难去除性，对人类的生命和健康造成直接或间

接的危害。生物吸附法是一种很有潜力的新兴重金属去除技术，也是一种有效、可行、环境友好的方法，

对污水处理具有重大意义。柑橘皮价格低廉，去除重金属效果好，易于得到，成本低，并且具有技术可行

性，工业化实用性以及对生物吸附剂再生和金属回收的可能性。因此它具有广阔的应用前景。本文综述了

利用柑橘皮作为吸附剂处理重金属离子的研究现状、吸附机理和影响吸附剂的吸附因素，并对其发展前景

作了展望。

关键词：柑橘皮；重金属离子；生物吸附；吸附剂

Reasearch progress on biosorption of heavy metal by orange peel

(ZHAO Hua1,2, CHEN Ai-hua2, JIAO Bi-ning2,*, ZHANG Yao-hai2) （1.College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China；2. China Citrus Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Science, Chongqing 400712, China）Abstract: Heavy metals is very stable in the environment and difficult to remove. It can directly

or indirectly threaten human's life and health. Biosorption is a new potential and innovative

technology for metal removal and it also appears to offer a technically feasible and economically

atractive approach. Orange peel is low cost, highly efficient, easy to attain, technical feasibility,

engineering applicability, egeneration of biosorbents and possibility of metal recovery. So it has

wide applications. In the paper, the present situation on orange peel utilization for heavy metal

adsorption was introduced. The adsorption mechanism, the models of analysis biosorbent capacity,

and the main factor influencing the orange peel absorbent was also introduced. Moreover, the

future development on the orange peel absorbent was prospected.

Keywords: orange peel; heavy metal; biosorption; adsorbent

中图分类号：献标识码：A 文章编号：

随着现代工业化的发展和城市化进程的加剧，环境问题己成为全球关注的焦点问题。其中重金属污染是一个极其重要的环境保护问题。主要的重金属污染来源有采矿、冶金、化工、电子、制革等行

业以及大量施用化肥和农药，它们导致了各种化学形态的重金属污染物被源源不断地排放到水体和土

壤中，严重的污染了环境[1-3]。重金属离子在环境中十分稳定，进入环境后，不像有机污染物那样容

易被细菌、微生物等降解。因此，重金属不仅对水生生物构成威胁，而且它可以通过水生生态系统中

食物链与食物网的富集作用,从而累积到较高的浓度，并最终对人类的生命和健康造成直接或间接的

危害[4-6]。

目前，用于去除污水中重金属离子的有效分离方法有沉淀、离子交换、电化学处理、膜技术、蒸发凝固、反渗透和电渗析等，但这些技术的应用有时会受到受工艺和经济的限制，并且由于有害副产

品的存在，使其具有潜在的危害性，容易造成二次污染，另外这些方法适用于所含金属离子浓度较高

的情况。当重金属离子浓度低时，这些方法则为低效高价了[7-9]。所以，寻找一种较为廉价的污水净

化材料，降低污水处理的成本，提高净化效率已成为环境保护中亟待解决的问题。近年来，越来越重

视寻找对环境影响最小化的的吸附材料，因此，应用一些天然的农产品废弃物作为材料，对重金属进

* 通讯联系人

作者简介：赵华,（1986-），女，在读硕士，研究方向：食品安全与质量控制。

基金项目：西南大学基本科研业务费专项资金项目(XDJK2009C049)

行吸附回收利用。这些天然材料，在许多情况下，相对便宜，供应丰富，有巨大的潜力，并最终通过改性后增强其吸附能力[10-11]。生物吸附法提供了一种技术可行、环境友好的方法，是目前研究的热点。 生物吸附法作为一种新兴的处理重金属离子废水的方法，应用于环境治理方面。由于其具有原料来源丰富、品种多、成本低、在低浓度下处理效果好、吸附容量大、速度快、选择性好、吸附设备简单、易操作等特点，在去除水中重金属方面有广阔的应用前景[12-15]。与传统的处理方法相比，生物吸附法具有以下优点：（1）节能、处理效率高；（2）在低浓度下，金属可以被选择性的去除；（3）操作时的pH值和温度条件范围宽；（4）易于分离回收重金属；（5）吸附剂易再生利用[16-18]。

柑橘皮是柑橘加工过程中的一种废料，价廉易得。这类生物质中含有大量的纤维素、半纤维素、果胶酸、柠朦酸等物质，这些物质的分子结构中含有大量的羟基、羧基，可用于吸附、交换或络合重金属离子[19]。因此，可用作环境友好、易降解的生物吸附剂。近几年来，研究者们开始将柑橘皮等生物原料进行改性用于重金属的处理中。柑橘皮等生物废料的再利用是变废为宝，它不仅解决了环境污染的问题，还提高了它自身的生物价值和医学效应，所合成的新型生物吸附剂可用于电镀、纺织、电子工业、精细化工等领域，用于重金属离子回收分离及工业废水的处理，使其达到或低于国家工业污水排放标准。综合利用柑橘皮对提高柑橘加工厂的经济效益和减少污染、保护环境都是十分有利的[20]。

1.柑橘皮对重金属生物吸附的研究现状

生物吸附法最早由Ruchhoft[21]提出，通过活性污泥为吸附剂来去除废水中的Pu239。此后，国外对此进行了广泛的研究。到20世纪80年代生物吸附引起人们的广泛关注以来，生物吸附的研究就变得非常活跃[22]。

柑橘加工后大约一半的废弃物是而柑橘皮，将这些废弃物综合利用既可充分利用柑橘的价值又能 减缓对环境的污染,是当前的研究热点。目前，许多研究者都利用柑橘皮作为原料来准备吸附剂，对重金属污染的水体进行处理，观察它的吸附效果。冯宁川等（2009）[23]通过表氯醇、硝酸铵、甲基丙烯酸接枝交联化学改性橘子皮制成生物吸附剂对Cu2+吸附，它最大吸附量可达289.0mg/g，是未改性橘子皮吸附量的6.5倍。说明橘子皮经过改性处理后，化学稳定性得到提高，吸附能力增强，是性能良好的Cu2+吸附剂。梁莎（2009）[24]通过黄酸盐来对橘子皮进行改性后研究对Pb2+的吸附效果，通过实验得出它的最大吸附量可达204.50mg/g，比没处理的橘子吸附量增加了150%。Silke等（2009）[25]通过将橘子皮质子化后对进行吸附试验，结果表明在含有300mg/LPb2+的溶液中，用质子化的橘子皮吸附后，去除率可达90%。Xiaomin Li（2008）[26]研究了通过不同的碱和酸改性橘子皮纤维素作为吸附剂，分别对重金属溶液铬、锌、钴、镍，四种金属进行吸附试验。结果表明改性的吸附剂对Ni2+、Co2+、Zn2+、Cd2+最大吸附值为1.28、1.23、1.21和1.13 mol/kg，比没有改性的柑橘皮吸附值分别提高了95%、178%、60%、130%。Violeta等（2009）[27]通过甲醛和接枝共聚对橘子皮纤维素进行改性后，制备了一系列柑桔皮渣生物吸附剂，对重金属溶液Pb2+进行吸附实验。结果表明：对吸附初始浓度为150mg/L 的Pb2+溶液，其改性剂的最大吸附量为46.61mg/g。

利用橘子皮处理污水中的重金属离子是一种前景广阔的创新技术，由于柑橘皮具有独特的化学成分、来源丰富、可再生、低成本、高效率，使其正成为处理有毒重金属离子的经济选择。众多的研究表明，将柑橘皮生物废料作为环境友好型吸附材料，对重金属工业污水处理是很有效的。通过一定的方法对橘子皮改性后，其吸附量得到很大提高，为橘子皮吸附剂的工业化生产提供依据。表1归纳了国内外应用橘子皮作为吸附剂的研究结果。