水熱氫氧化鉀改性花生殼對染料的吸附性能

陳春強，吳 娟，鄔欣慧，2，馬 東*

（1.青島農業(yè)大學青島市農村環(huán)境工程研究中心，山東 青島 266109；2.東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030）

水熱氫氧化鉀改性花生殼對染料的吸附性能

陳春強1，吳 娟1，鄔欣慧1，2，馬 東1*

（1.青島農業(yè)大學青島市農村環(huán)境工程研究中心，山東 青島 266109；2.東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030）

為了實現(xiàn)花生殼的資源化利用，以氫氧化鉀為活化劑，采用水熱法制備了改性花生殼吸附劑，并將其用于羅丹明B染料的吸附，旨在達到以廢治廢的目的。通過正交試驗對水熱改性溫度、時間和改性劑濃度進行優(yōu)化，采用掃描電子顯微鏡和傅立葉變換紅外光譜對吸附劑進行表征，并考察了吸附劑投加量、初始濃度及pH值對吸附劑吸附性能的影響。結果表明，在水熱溫度453 K、反應時間10 h、氫氧化鉀質量分數2%條件下制備的改性花生殼對羅丹明B的吸附量最高；羅丹明B初始濃度為5 mg·L-1、吸附劑投加量為1.5 g·L-1、吸附時間120 min的條件下，對羅丹明B染料吸附率最高達93.50%。改性花生殼吸附劑對羅丹明B的吸附動力學過程符合偽二級動力學，Langmuir吸附等溫方程能更好地描述吸附過程，主要為單分子層吸附，并且吸附熱力學參數ΔH＞0、ΔG＜0，表明該吸附過程是一個自發(fā)吸熱過程，以物理吸附為主。

花生殼；水熱改性；氫氧化鉀；羅丹明B；吸附

染料在生產和使用過程中，會不可避免地進入環(huán)境。由于染料具有致癌、致畸、致突變作用，其進入水環(huán)境會對水生生物及人類飲用水安全造成嚴重威脅。因此，如何去除水環(huán)境中的染料是環(huán)境污染控制領域的一個研究熱點[1]。對水環(huán)境中染料的處理方法主要有吸附、絮凝沉淀、化學氧化、生物降解等[2-5]。吸附法以其處理量大，吸附劑種類眾多而被廣泛運用。傳統(tǒng)吸附劑主要有活性炭、高嶺土、工業(yè)爐渣、硅聚物等，但這些吸附劑具有成本高，不易再生的弊端，開發(fā)一種低成本高效率的新型吸附劑顯得十分重要[6]。

目前，以秸稈、花生殼、玉米芯和木屑等農林廢棄物為原料，利用高溫炭化、酸堿活化等改性方法制備生物質吸附劑[7-10]，并將其用于吸附廢水中的重金屬和染料等污染物，獲得了較好的試驗結果。但這些改性方法能耗較高，產率較低，且制備過程產生廢氣。因此，在制備過程方面仍有待改進和完善。水熱法是制備功能材料的傳統(tǒng)方法，由于反應條件溫和而得到廣泛應用[11]。水熱法可在特定亞臨界狀態(tài)將大量碳質成分及活性官能團通過溶解、聚合、碳化、交聯(lián)等化學過程枝接于生物質表面[12]，具有簡單經濟高效的特點，且可大量制備。本課題組已經通過水熱法改性棉鈴殼、竹葉、花生殼等農林廢棄物，吸附廢水中的F-和Cr（Ⅵ），均取得較好的吸附效果。

花生殼是一種典型的農林廢棄物，至今未得到充分的利用[13]。本試驗以花生殼為原料，利用氫氧化鉀活化和水熱改性兩步法制備改性花生殼吸附劑，通過正交試驗確定了制備吸附劑的最佳條件，并研究其對廢水中羅丹明B（Rhodamine B）的吸附性能，以期為改性花生殼吸附劑在染料廢水處理中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

利用JEOL-7500F型掃描電子顯微鏡觀察改性花生殼吸附劑的表面形貌，測定前需進行噴金處理。利用IR200型傅里葉變換紅外光譜儀分析吸附劑的表面基團。其他儀器：AR2140電子分析天平，pH211型酸度計，722E可見分光光度計，SHZ-82A水浴恒溫振蕩器。主要試劑KOH、NaOH、HCl、羅丹明B（Rh B）等均為分析純，試驗所用水為去離子水。

1.2 吸附劑的制備

將新鮮花生殼洗凈烘干粉碎后，過80目篩備用。將適量花生殼浸入質量分數0.5%～5%的KOH溶液，靜置30 min后，將混合液轉入100 mL水熱反應釜中，在393～453 K下水熱反應2～10 h。反應結束后冷卻至室溫，經過濾、洗滌、真空烘干后，研磨得到水熱KOH改性花生殼吸附劑。

1.3 靜態(tài)吸附試驗

稱取0.15 g改性花生殼于150 mL錐形瓶中，加入50 mL一定濃度的Rh B溶液，用0.1 mol·L-1的HCl和NaOH調節(jié)溶液pH，置于水浴恒溫振蕩器中振蕩一定時間，靜置10 min后離心分離，取上清液用分光光度法測定溶液中剩余Rh B濃度。

2 結果與討論

2.1 掃描電鏡與紅外光譜分析

改性花生殼吸附劑的掃描電鏡照片見圖1。在放大100倍和300倍的照片中（圖1a、圖1b），改性花生殼表面疏松，呈條帶或片狀，片層邊界坍塌，加劇了表面粗糙程度。在放大1000倍和5000倍的照片中（圖1c、圖1d），薄片呈輕微彎曲狀且有裂隙，出現(xiàn)不規(guī)則的孔道。這是由于花生殼經水熱改性后，有能量從內部驟然釋放出來，導致形成裂隙孔結構[15]，使之具有較強的吸附能力。

圖1 改性花生殼吸附劑的掃描電鏡圖Figure 1 SEM images of modified peanut shells adsorbent

花生殼改性前后紅外光譜圖見圖2。波數1618、1066、949 cm-1處對應的是C=C、C-O鍵的振動，該振動峰在花生殼改性前后均存在，說明水熱改性未對花生殼的表面基團產生明顯影響?；ㄉ鷼そ浰疅酜OH改性后，分子間O-H鍵在3500 cm-1和3400 cm-1處存在不對稱和對稱兩種伸縮振動；羧酸鹽中的C-O發(fā)生部分離域，分別在1600 cm-1和1400 cm-1處出現(xiàn)不對稱和對稱伸縮振動的吸收峰；1000～650 cm-1處出現(xiàn)C-H彎曲振動；指紋區(qū)1200～800 cm-1處的C-C單鍵伸縮振動強度減弱。這說明水熱KOH改性過程中的脫水及碳化作用[16]，破壞了原材料中的纖維素、半纖維素結構，形成豐富的官能團，從而使改性花生殼吸附劑對Rh B具有較強的吸附能力。

圖2 花生殼改性前后的傅里葉紅外光譜圖Figure 2 FTIR spectra of peanut shells before and after modification

2.2 吸附劑最佳制備條件的確定

根據正交試驗設計方法，選定水熱溫度、水熱反應時間和KOH質量分數三個主要影響因素，通過等水平正交試驗（表1）進行優(yōu)化。

試驗制得9組水熱KOH改性花生殼吸附劑，為了判斷改性條件對Rh B吸附率的影響，確定最佳優(yōu)化條件，采用極差分析法進行分析，其結果見表1。水熱KOH改性花生殼的最優(yōu)制備條件為：水熱溫度453 K、反應時間10 h、KOH質量分數2%。三個影響因素中，水熱反應時間影響最大，改性劑濃度的影響最小。最優(yōu)制備條件下得到的水熱改性花生殼吸附劑在Rh B濃度為5 mg·L-1、改性花生殼投加量3 g·L-1的條件下，對Rh B的吸附率可達97.05%。

2.3 吸附影響因素分析

2.3.1 吸附劑投加量

改性花生殼投加量對Rh B吸附率影響如圖3所示。當改性花生殼投加量為0.5～1.5 g·L-1時，隨著投加量的增加吸附率迅速增加，由74.6%增大到93.5%；當投加量由1.5 g·L-1增至3 g·L-1時，吸附率的增速趨于緩慢。這是由于投加量較低時，吸附劑表面少量的吸附位點與Rh B結合呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，導致溶液中剩余的Rh B較多[17]。隨著投加量的增加，吸附劑表面積增加，提供了更多的吸附位點，使Rh B更易與吸附位點結合。當投加量為3 g·L-1時，基本達到吸附飽和。因此，后續(xù)試驗以1.5 g·L-1作為最佳投加量。

表1 改性花生殼正交試驗設計與結果Table 1 Design and results of modified peanut shells orthogonal experiment

圖3 吸附劑投加量對吸附率的影響Figure 3 Effect of adsorbent dosage on removal efficiency of Rh B

2.3.2 Rh B溶液初始濃度

稱取0.15 g改性花生殼，分別放入100 mL濃度為5～25 mg·L-1的Rh B溶液中，室溫下振蕩120 min，得到不同Rh B初始濃度與吸附率的關系曲線（圖4）。隨著RhB初始濃度的增大，改性花生殼對RhB的吸附率逐漸降低。由于改性花生殼表面的吸附位點是固定的，隨著Rh B濃度的增大，吸附劑表面的吸附位點逐漸被占據使RhB過剩，從而吸附率降低[18-19]。

圖4 溶液初始濃度對Rh B吸附率的影響Figure 4 Effect of initial concentration on Rh B removal efficiency

2.3.3 pH值

考察了溶液pH值對Rh B吸附率的影響。由圖5可知，溶液pH值對Rh B的吸附率影響較大。當pH= 2.0時，改性花生殼對Rh B的吸附率達到96.6%；當pH＞2.0時，對Rh B的吸附率呈快速下降的趨勢。這與改性花生殼表面功能基團的帶電狀態(tài)及Rh B在水溶液中的存在形態(tài)有關[20]：當pH值較低時，表面功能基團呈負電性，Rh B會通過靜電作用吸附在花生殼表面，使吸附劑和附著離子間的靜電吸引力得到了增強[21]；在pH值較高時，溶液中OH-逐漸增多，改性花生殼的吸附點位被OH-奪走，導致對Rh B的吸附率明顯降低。因此，在酸性條件下改性花生殼對Rh B的吸附效果較好。

2.4 吸附動力學分析

吸附時間對Rh B吸附量的影響如圖6所示。隨著吸附時間增加，改性花生殼對Rh B的吸附量逐漸增加，至90 min時達到吸附平衡，此后隨著時間的增加，吸附量不再有明顯增加。這是由于在吸附初期，Rh B濃度較大，其向吸附劑表面擴散的速度較快，故對其吸附量較大，屬于快速吸附時期；隨著吸附過程的進行，溶液中Rh B的濃度逐漸降低，擴散速度相應減慢，同時伴隨著吸附劑表面有效的吸附位點減少，吸附速度開始下降，并逐漸達到吸附平衡，屬于平衡吸附期[22]。圖6中，Rh B溶液初始濃度為5、15、25 mg·L-1時，水熱改性花生殼對Rh B的平衡吸附量分別為2.64、6.91、8.60 mg·g-1。

圖5 pH對Rh B吸附率的影響Figure 5 Effect of pH value on removal efficiency of Rh B

圖6 吸附時間對不同初始濃度Rh B吸附量的影響Figure 6 Effect of time on adsorption capacity of Rh B

本文采用偽一級和偽二級吸附動力學模型描述和分析Rh B濃度隨吸附時間的變化關系[23]。通過兩種動力學模型及顆粒內擴散模型對其吸附曲線進行擬合，探究水熱KOH改性花生殼對Rh B的吸附機理，得到動力學參數如表2和圖7所示。

吸附動力學擬合結果表明，偽一級動力學模型線性相關性明顯低于偽二級動力學模型。偽二級動力學模型線性相關系數均在0.99以上，且偽二級吸附速率模型包含了吸附的所有過程[24]，能夠真實地反映吸附機理。由此可見，偽二級動力學模型能更好地描述改性花生殼對Rh B的吸附過程。

表2 吸附動力學擬合參數Table 2 Fitting parameters of the adsorption kinetic equations

圖7 吸附動力學線性擬合曲線Figure 7 The adsorption kinetics curves by linear fitting

2.5 吸附熱力學分析

采用Langmuir和Freundlich兩種吸附等溫方程分別對298 K、308 K和318 K的吸附試驗數據進行擬合，結果見表3。在不同溫度下，Langmuir等溫吸附模型和Freundlich等溫吸附模型均能較好地描述其吸附過程，但Langmuir等溫吸附模型更符合改性花生殼對Rh B的吸附過程，且相關系數更接近于1。在本次試驗的濃度范圍內，等溫方程特征分離系數RL在0～1之間，說明改性花生殼對Rh B的吸附為優(yōu)惠吸附[25]，主要為單分子層吸附。

根據試驗數據可得到不同溫度下的ΔG值，對lnb和1/T進行線性回歸（R2=0.993 1），擬合數據見表4。可見，改性花生殼對Rh B吸附過程的ΔH＞0，ΔG＜0，說明該過程是自發(fā)的吸熱過程，且隨著溫度的升高，ΔG的絕對值增大，表明升溫有利于改性花生殼對Rh B的吸附[26]。本試驗中，ΔG為-5.403～-8.110 kJ·mol-1，表明水熱改性花生殼對Rh B的吸附以物理吸附為主[27]。

表3 Freundlich和Langmuir等溫方程擬合結果Table 3 Parameters of Freundlich and Langmuir equations

表4 吸附熱力學參數Table 4 Thermodynamic parameters for the adsorption

2.6 與同類吸附劑的比較

將本試驗制得的花生殼吸附劑與其他改性花生殼吸附劑對染料的吸附性能進行比較，結果見表5。經比較，本文中水熱KOH改性花生殼吸附劑的吸附量與其他改性方法吸附劑相比，具備明顯的優(yōu)勢。

3 結論

（1）采用正交試驗考察了制備改性花生殼的最優(yōu)條件，在水熱改性溫度453 K、反應時間10 h、KOH質量分數2%的條件下制得的吸附材料對Rh B吸附量最高。在Rh B濃度為5 mg·L-1、吸附時間120 min、投加量1.5 g·L-1時，Rh B吸附率最高，達93.50%。水熱KOH改性花生殼吸附劑對染料的吸附性能明顯優(yōu)于其他同類改性花生殼吸附材料。

表5 與同類花生殼吸附劑的性能比較Table 5 Performance comparison between similar adsorbent

（2）通過不同吸附動力學模型擬合改性花生殼對Rh B的吸附行為，偽二級動力學模型擬合相關系數均在0.99以上，線性相關性較好，表明吸附過程更符合偽二級動力學模型。

（3）等溫吸附試驗結果表明，Langmuir吸附等溫方程能更好地描述改性花生殼對Rh B的吸附過程，主要為單分子層吸附。吸附熱力學過程的ΔH＞0、ΔG＜0，說明該過程是自發(fā)的吸熱過程，且主要為物理吸附。

[1]Gadd G M.Biosorption：critical review of scientific rationale,environmental importance and significance for pollution treatment[J].Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2009,84（1）：13-28.

[2]Basar C A.Applicability of the various adsorption models of three dyes adsorption onto activated carbon prepared waste apricot[J].Journal of Hazardous Materials,2006,135（1-3）：232-241.

[3]Bae W,Won H,Hwang B,et al.Characterization of refractory matters in dyeing wastewater during a full-scale Fenton process following pureoxygen activated sludge treatment[J].Journal of Hazardous Materials, 2015,287：421-428.

[4]方明暉,詹樹林,林俊雄,等.活性染料廢水的混凝處理研究[J].工業(yè)水處理,2007,27（2）：26-29.

FANG Ming-hui,ZHAN Shu-lin,LIN Jun-xiong,et al.Study on the coagulation treatment of activated dye wastewater[J].Industrial Water Treatment,2007,27（2）：26-29.

[5]Rafatullah M,Sulaiman O,Hashim R,et al.Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents：A review[J].Journal of Hazardous Materials,2010,177（1/2/3）：70-80.

[6]黨艷,羅倩,李克斌,等.蕎麥皮生物吸附去除水中羅丹明B的吸附條件響應面法及熱力學研究[J].環(huán)境科學學報,2011,31（12）：2601-2608.

DANG Yan,LUO Qian,LI Ke-bin,et al.Biosorption of Rhodamine B by buckwheat hull：Response surface methodology and thermodynamics study[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2011,31（12）：2601-2608.

[7]李瑞月,陳德,李戀卿,等.不同作物秸稈生物炭對溶液中Pb2+, Cd2+的吸附[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2015,34（5）：1001-1008.

LI Rui-yue,CHEN De,LI Lian-qing.Adsorption of Pb2+and Cd2+in aqueous solution by biochars derived from different crop residues[J]. Journal of Agro-Environment Science,2015,34（5）：1001-1008.

[8]Xu R K,Xiao S C,Yuan J H,et al.Adsorption of methyl violet from aqueous solutions by the biochars derived from crop residues[J].Bioresource Technology,2011,102（22）：10293-10298.

[9]Feng Y,Dionysiou D D,Wu Y,et al.Adsorption of dyestuff from aqueous solutions through oxalic acid-modified swede rape straw：Adsorption process and disposal methodology of depleted bioadsorbents[J].Bioresource Technology,2013,138（2）：191-197.

[10]吳艷,羅漢金,王侯.改性木屑對水中剛果紅的吸附性能研究[J].環(huán)境科學學報,2014,34（7）：1680-1688.

WU Yan,LUO Han-jin,WANG Hou.Adsorption properties of modified sawdust for Conge red removal from wastewater[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2014,34（7）：1680-1688.

[11]梁吉雷,吳明鉑,劉以紅,等.生物質水熱合成炭微球研究進展[J].化工新型材料,2011,39（4）：1-4.

LIANG Ji-lei,WU Ming-bo,LIU Yi-hong,et al.Progress in carbon microspheres prepared from biomass by hydrothermal carbonization[J]. New Chemical Materials,2011,39（4）：1-4.

[12]吳娟,崔春月,馬東.水熱改性棉鈴殼對水中氟的吸附[J].環(huán)境工程學報,2013,7（9）：3289-3295.

WU Juan,CUI Chun-yue,MA Dong.Adsorption of fluoride in water on modified cotton shell by hydrothermal method[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2013,7（9）：3289-3295.

[13]張再利,況群,賈曉珊.花生殼吸附Pb2+,Cu2+,Cr3+,Cd2+,Ni2+的動力學和熱力學研究[J].生態(tài)環(huán)境學報,2010,19（12）：2973-2977.

ZHANG Zai-li,KUANG Qun,JIA Xiao-shan.Study on the kinetics and thermodynamics of Pb2+,Cu2+,Cr3+,Cd2+,Ni2+adsorption onto peanut hull[J].Ecology and Environment,2010,19（12）：2973-2977.

[14]Wilson K,Yang H,Seo C W,et al.Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shells[J].Bioresource Technology,2006,97（18）：2266-2270.

[15]何嬌,孔火良,高彥征.表面改性秸稈生物質環(huán)境材料對水中PAHs的吸附性能[J].中國環(huán)境科學,2011,31（1）：50-55.

HE Jiao,KONG Huo-liang,GAO Yan-zheng.Removal of PAHs from aqueous solution by the surface modified-stalk environmental biomaterials[J].China Environmental Science,2011,31（1）：50-55.

[16]Wang N,Tahmasebi A,Yu J,et al.A comparative study of microwaveinduced pyrolysis of lignocellulosic and algal biomass[J].Bioresource Technology,2015,190：89-96.

[17]趙凌宇,王延華,楊浩,等.木屑和稻稈基生物質炭對汞的吸附特性比較[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2015,34（3）：556-562.

ZHAO Ling-yu,WANG Yan-hua,YANG Hao,et al.Adsorption of Hg（Ⅱ）by biochars produced from sawdust and rice straw[J].Journal of Agro-Environment Science,2015,34（3）：556-562.

[18]Sun L,Wan S,Luo W.Biochars prepared from anaerobic digestion residue,palm bark,and eucalyptus for adsorption of cationic methylene blue dye：Characterization,equilibrium,and kinetic studies[J].Bioresource Technology,2013,140（2）：406-413.

[19]Feng Y,Zhou H,Liu G,et al.Methylene blue adsorption onto swede rape straw（Brassica napus L.）modified by tartaric acid：Equilibrium, kinetic and adsorption mechanisms[J].Bioresource Technology,2012, 125C（12）：138-144.

[20]儲磊,劉少敏,陳天明,等.KOH活化花生殼生物質炭對亞甲基藍吸附性能研究[J].環(huán)境工程學報,2014,8（11）：4737-4742.

CHU Lei,LIU Shao-min,CHEN Tian-ming,et al.Adsorption of methy-lene blue by peanut shell bio-char with KOH activated[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2014,8（11）：4737-4742.

[21]Angin D.Utilization of activated carbon produced from fruit juice industry solid waste for the adsorption of Yellow 18 from aqueous solutions[J].Bioresource Technology,2014,168（3）：259-266.

[22]李道榮,王霞,張坤峰,等.氮摻雜TiO2對水中Cr（Ⅵ）的吸附[J].環(huán)境工程學報,2013,7（1）：185-190.

LI Dao-rong,WANG Xia,ZHANG Kun-feng,et al.Adsorption of Cr（Ⅵ）from aqueous solution by N-doped TiO2[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2013,7（1）：185-190.

[23]曹美珠,潘麗萍,張超蘭,等.四種生物質炭的表面特性及其水溶液中鎘-阿特拉津的吸附性能研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2014,33（12）：2350-2358.

CAO Mei-zhu,PAN Li-ping,ZHANG Chao-lan,et al.Surface characteristics of four biochars and their adsorption of Cd and atrazine inaqueous solution[J].Journal of Agro-Environment Science,2014,33（12）：2350-2358.

[24]孫璇,李戀卿,潘根興,等.不同作物原料生物質炭對溶液芘的吸附特性[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2014,33（8）：1637-1643.

SUN Xuan,LI Lian-qing,PAN Gen-xing,et al.Adsorption of pyrene from aqueous solution by biochars produced from different crop residues[J].Journal of Agro-Environment Science,2014,33（8）：1637-1643.

[25]Yu J X,Chi R A,Zhang Y F,et al.A situ co-precipitation method to prepare magnetic PMDA modified sugarcane bagasse and its application for competitive adsorption of methylene blue and basic magenta[J]. Bioresource Technology,2012,110（2）：160-166.

[26]Liu X,Lee D J.Thermodynamic parameters for adsorption equilibrium of heavy metals and dyes from wastewaters[J].Bioresource Technology, 2014,160（2）：24-31.

[27]Liu Q S,Zheng T,Wang P,et al.Adsorption isotherm,kinetic and mechanism studies of some substituted phenols on activated carbon fibers[J].Chemical Engineering Journal,2010,157（2/3）：348-356.

[28]王中華,曹健,曹雯慧.乙二胺改性花生殼對剛果紅的吸附性能[J].江蘇農業(yè)科學,2014,42（4）：320-322.

WANG Zhong-hua,CAO Jian,CAO Wen-hui.Preparation of ethylenediamine modified peanut shell and its adsorption behavior for Congo red[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42（4）：320-322.

[29]宋應華,高媛.甲醇酯化改性花生殼吸附溴甲酚綠的研究[J].湖北農業(yè)科學,2011,50（8）：1558-1571.

SONG Ying-hua,GAO Yuan.Study on the adsorption of bromocresol greenbymethanoletherifiedpeanuthull[J].HubeiAgriculturalSciences, 2011,50（8）：1558-1571.

[30]項小燕,游騰鐘,袁秋蘭,等.羧基酯化改性花生殼對染料廢水的吸附[J].應用化工,2014,43（3）：460-464.

XIANG Xiao-yan,YOU Teng-zhong,YUAN Qiu-lan,et al.Study on adsorption of dyeing wastewater by modified peanut shells[J].Applied Chemical Industry,2014,43（3）：460-464.

[31]張宏,張敬華,韓潤平,等.酸化花生殼對甲基橙的生物吸附研究[J].化工新型材料,2010,38（4）：104-107.

ZHANG Hong,ZHANG Jing-hua,HAN Run-ping,et al.Study on acidifing peanut shell for adsorbing methyl orange[J].New Chemical Materials,2010,38（4）：104-107.

[32]胡巧開,莊艷笑,陳芳.花生殼的改性及其對酸性品紅的吸附[J].印染助劑,2016,33（2）：41-46.

HU Qiao-kai,ZHUANG Yan-xiao,CHEN Fang.Modification of peanut shells and its adsorption to acid fuchsin[J].Textile Auxiliaries, 2016,33（2）：41-46.

Preparation and adsorption performance of peanut shells based adsorbent by potassium hydroxide-assisted hydrothermal method

CHEN Chun-qiang1,WU Juan1,WU Xin-hui1,2,MA Dong1*
（1.Qingdao Engineering Research Center for Rural Environment,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China;2.College of Resources and Environmental Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China）

In order to realized the resource utilization of peanut shells,a peanut shells-based adsorbent was prepared by potassium hydroxide-assisted hydrothermal method,and the adsorption performance of rhodamine B（Rh B）dye was discussed.The modified parameters, such as temperature,duration and concentration of KOH,were optimized by the orthogonal experiment.The characterization of the as-prepared adsorbent was investigated using scanning electron microscope（SEM）and Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）.The influence of adsorbent dosage,initial concentration and pH of Rh B solutions were investigated.The best adsorption efficiency of Rh B by modified peanut shells was at the condition of the temperature of 453 K,reaction time of 10 h,and the KOH concentration of 2%.The removal efficiency of Rh B was 93.50%under condition of 5 mg·L-1,1.5 g·L-1and 120 min,corresponding to the initial concentration of Rh B,the dosage of modified peanut shells,and the adsorption time,respectively.Adsorption kinetics fitting results showed that the adsorption accorded with the pseudo-second-order kinetics.Langmuir monolayer adsorption model could be well used to describe the adsorption process. Meanwhile,the adsorption was a spontaneous endothermic process by the results of ΔH＞0 and ΔG＜0,and was mainly consisted with physical adsorption.

peanut shells;hydrothermal modification;potassium hydroxide;rhodamine B;adsorption

X712

A

1672-2043（2016）11-2224-07

10.11654/jaes.2016-0784

2016-06-11

國家自然科學基金項目（51208274，21307065）；山東省中青年科學家獎勵基金項目（BS2012HZ005）；青島農業(yè)大學高層次人才啟動基金項目（6631110316，6631109003）

陳春強（1992—），男，山東聊城人，本科生，主要從事水處理吸附新材料的開發(fā)與應用研究。E-mail：50334802@qq.com

*通信作者：馬東E-mail：madong8088@126.com

陳春強，吳娟，鄔欣慧，等.水熱氫氧化鉀改性花生殼對染料的吸附性能[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2016,35（11）：2224-2230.
CHEN Chun-qiang,WU Juan,WU Xin-hui,et al.Preparation and adsorption performance of peanut shells based adsorbent by potassium hydroxide-assisted hydrothermal method[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35（11）:2224-2230.