农业废弃物吸附水中重金属离子研究进展

重金属在环境中难以降解性，因此水体中重金属的修复具有重要意义，传统的水处理技术较为昂贵，并且产生了大量的重金属有毒化学污泥。生物吸附是一种潜在的替代现有的传统技术，与传统处理方法相比，生物吸附的主要优点是低成本、高效率、化学或生物污泥少、生物吸附剂再生和金属回收等优点。

纤维素农业废弃物是重要的金属生物吸附剂来源，生物吸附过程包括化学吸附、络合作用、物理吸附。在汉斯出版社《世界生态学》期刊中，有论文综述目前农业废弃物吸附重金属的机理与研究进展，农业废弃物高效、低成本、可再生的生物质资源可用于重金属污染修复。

目前对人类和其他动植物有害的有毒金属离子主要有Cr、Fe、Se、V、Cu、Co、Ni、Cd、Hg、As、Pb、Zn等，这些重金属因其毒性、生物累积趋势和在自然界中的持久性而受到特别关注。含有纤维素的农业废弃物材料在金属生物吸附领域展现出巨大的潜力。使用农业材料从水中去除金属离子是基于对金属的生物吸附，生物吸附过程包括固相(吸附剂)和液相(溶剂)，由于吸附剂对金属离子具有很高的亲和力，因此金属离子吸附涉及化学吸附、复合作用、表面和孔隙吸附、离子交换、螯合作用、物理力吸附等。

铬是一种有毒的重金属，多应用于鞣制、木材防腐和颜料、塑料染料、涂料和纺织品等。铬有多种氧化状态，其中铬(VI)和铬(III)是引起环境污染的主要价态。目前，许多研究报告了用农业废弃废物去除铬，如榛子壳、橘子皮、玉米芯、花生壳、大豆壳等，结果表明此类农业废弃物具有显著的去除效率。不同的植物部分，如椰子纤维、椰壳纤维、树皮、松针、仙人掌叶、印楝叶粉也被用于除铬，其去除效率在90%~100%。

环境中铅的主要来源于塑料、精加工工具、阴极射线管、陶瓷、焊料、铅闪光片和钢以及电缆回收。由于铅是蓄积性中毒，只有当人体中铅含量达到一定程度时，才会引发身体的不适，在长期摄入铅后，会对机体的血液系统、神经系统产生严重的损害，尤其对儿童健康和智能的危害产生难以逆转的影响。不同的农业废弃物如稻草、大豆果皮、甘蔗渣、花生壳、核桃壳等自然形态被用来去除铅，其去除效率为98%。用氢氧化钠处理马尾藻和改性甘蔗的玫瑰花瓣琥珀酸酐也被用于移除铅。此外利用农用活性炭也研究了其吸附能力，甘蔗渣、粉煤灰铅的去除率为65%。锯屑树、樟子松和橡胶木锯末有显示85%~90%的去除效率，此外文献研究表明，生物吸附铅的最佳值在pH5~6左右。

镉及其化合物相比于其他重金属，其水溶液易在土壤中流动，同时易于生物累积。聚氯乙烯材料、塑料和钢电镀等都是环境中镉的基本来源，镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。Montanher等人探讨了米糠和麦麸通过螯合镉，从而达到显著的去除效率。

生物吸附对去除废水中污染物具有重要作用，在农业废弃物中廉价有效的生物吸附剂可用作吸附水中重金属。这是由于价格低廉、易于获得、对重金属显示出高度亲和力。然而实际应用中，利用农业废弃物吸附重金属仍然有局限性，例如，吸附效率差、材料不易回收等特点，因此为了使农业废弃物在工业规模上经济可行，未来要解决金属回收和农业废料的再生等问题。

文章来源：https://doi.org/10.12677/IJE.2020.94037