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1、 毕业论文农业废弃物对铅的吸收 Agricultural waste on the absorption of lead 学生姓名：学 号： 年级专业：环境监测与评价指导老师：教授系 部：环境监测系 诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的专科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业论文（设计）作者签名：李欢欢2011 年 月 日目 录摘 要：4Abstract:4第一章 专题概述51.1选题的背景51.1.1选题意义及背景51.1.2 农业废弃物对重
2、金属离子吸附研究意义51.1.3铅离子的排放限制及其对人体的危害61.2引言6第二章 专题实验探讨82.1 实验论述及结果分析82.1.1 实验原理82.1.2 实验过程82.1.3 数据处理112.2 结论16参考文献18致谢19农业废弃物对铅吸收的探讨 摘要：介绍了利用农业废弃物作为吸附剂处理重金属离子的研究成果。农业废弃物由于其高效、低成本和可再生等优点,常作为吸附剂用来处理重金属离子,对这些吸附剂进行进一步修饰,以提高其效率,并多次重复利用,以提高其工业规模的适用性。关键词:铅,吸收，农业废弃物，重金属 Abstract:Introduced the use of agricultur
3、al waste as adsorbent of heavy metal ions results. Agricultural waste because of its high efficiency, low cost and renewable, etc., often used as adsorbents for treating heavy metal ions, further modification of these adsorbents to improve its efficiency and repeated use, to enhance its industrial-s
4、cale applicability.Keywords: Lead , Absorption，Agricultural Waste，Heavy Metal 、第一章 专题的介绍 1-1选题的背景1-1-1 选题意义及背景 通过测定不同条件下玉米，甘蔗渣等对重金属铅的吸收，对寻求新的环境污染治理方法提供依据。1-1-2 农业废弃物对重金属离子吸附研究意义采矿、精炼矿石、化肥、制革、电池、造纸、农药等工业产生的废水，具有极大的危害性。这些废水含有铬、铁、硒、钒、铜、钴、镍、镉、汞、砷、铅、锌等有害重金属离子，具有两个显著的特性：一是化学性质稳定，不能被微生物降解；另一个是极易通过生物链成千上万倍的
5、富集，对生物和人体健康造成严重威胁。另外，有些重金属离子还会在微生物作用下转化为毒性更强的有机物。 利用农业废弃物作为生物吸附剂去除污水中的有毒重金属离子是一种崭新的手段；这些生物吸附剂相对便宜或几乎没有成本，易得，可再生，而且与金属离子络合能力较强，经修饰后去除有毒重金属离子的效率更高。尽管各监管机构已设置最高限额的有毒重金属离子排放指标，但是它们的实际排放量还是比限额高得多，对健康和环境的危害日趋严重。重金属可以通过各种形态发生迁移,不同的化学形态其迁移的机制和毒害程度完全不一样。随着矿产资源的开发和环境污染的多样化,大量的重金属元素释放进入环境,造成了严重的土壤和水体污染,并直接导致农作
6、物如粮食、蔬菜和水果中重金属元素含量的升高。随着生活水平的提高以及对农产品污染通过食物链的传递给人体造成危害的认识加深,人们对农产品质量的要求也越来越高。重金属污染的研究已成为一个令人瞩目的新领域。不同农作物对重金属的吸收和富集能力也不尽相同。1-1-3 离子的排放限制及其对人体的危害表1 铅离子的排放限制及其对人体的危害金属离子内陆表面水域公共下水道水域灌溉水域WHOUSEPA对健康的危害铅（mg/L）0.1000.100-0.0100.005致肺癌,过敏性皮炎等 1-2 引言原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。在一定频率的外部辐射光能激发下，原子的外层电子
7、由一个较低能态跃迁到一个较高能态，此过程产生的光谱就是原子吸收光谱。元素在火焰中被加热原子化，成为基态原子蒸汽，对空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被的含量成正比。原子吸收光谱法 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同，将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光，这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长，由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。 原子吸收光谱法该法具有检出限低（火熖
8、法可达ng?cm3级）准确度高（火熖法相对误差小于1%），选择性好（即干扰少）分析速度快等优点。我们发现农业废弃物由于其高效、低成本和可再生等优点，其吸附效率取决于农业废弃物的亲和力、特异性和物理化学性质；大量研究证实了农业废弃物处理铜、铅、镉、锌等金属离子的性能，这些农业废弃物吸附剂可以以其自然的形式也可经过化学修饰或热处理以增强它们的吸附能力。 农作物废弃物作为吸附剂是利用其主要成分纤维素、半纤维素、木质素及少量无机硅的结构。纤维素是由许多D- ( +) - 葡萄糖通过- 1, 4 苷键连接起来的一种纤维状、多毛细管的线性高分子聚合物, 具有多孔性和大比表面积的特点, 分子内含有大量亲水性
9、羟基, 具有一定的吸附性。天然纤维素的吸附能力并不强, 但是通过化学改性后, 可使它具有很强或更多的亲和基团, 成为性能良好的吸附材料。本文是利用玉米，木屑，花生壳，玉米芯等对已知浓度的溶液吸收一定的时间后再用原子吸收测定它的吸光度得出吸附后的浓度。第二章 专题实验探讨 2-1 实验论述及结果分析 2-1-1 实验原理 仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测原素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测原素的含量。 2.1.2 实验过程A. 试剂 硝酸 硝酸铅（优级纯） B. 仪器火焰原子吸收分光光度计 PE-3110火焰原子吸收分光光度计C样品
10、 木屑、玉米粒、熟花生壳、玉米芯、甘蔗 D操作步骤a. 配制铅标准溶液称取0.799g优级纯硝酸铅与烧杯中，加体积分数为5%硝酸移入500mL容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。铅浓度为1.0mg/mL。分别移取0,1,2,5,8,10mL上述溶液于七个100mL容量瓶中加5%的硝酸定容至刻度线。b. 样品的制备 称取0.799g硝酸铅（优级纯）各六份于烧杯中加5的硝酸使之溶解并定容至500mL,在15号5个烧杯中分别放入100g木屑，100g熟花生壳，100g玉米芯,100g玉米粒,100g甘蔗。并在15号烧杯中倒入800mL 10mg/mL硝酸铅溶液，在浸泡六小时后吸取各样液5mL并用1的硝酸稀释
11、定容至刻线用原子分光光度计测出它们的吸光度记录数据；在浸泡十二小时后吸取各样液5mL并用1的硝酸稀释定容至刻线用原子分光光度计测出它们的吸光度记录数据；在浸泡两天后吸取各样液5mL并用1的硝酸稀释定容至刻线用原子分光光度计测出它们的吸光度记录数据，在浸泡4天，8天，12天后吸取各样液10ml并用1%硝酸喜事定容只刻线用原子分光光度法测出他们的吸光度记录数据。c. 安装空心阴极灯 将铅空心阴极灯小心从盒中取出,打开灯源室门，取出一号元素灯引脚,将元素引脚对准灯电源插座适配插入。并且灯的键体对准电源插座的键槽，轻轻插入。如果感觉插入困难，说明操作有误,拔出重新安装。d. 条件设置 打开主机电源,打
12、开电脑,进入工作软件，仪器初始化，选择铅元素灯为工作灯，对元素灯的特征波长进行寻峰操作，选择最佳测定波长，并设置实验条件,检查排水安全联锁装置。e. 燃烧器对准光路 完成寻峰，点火之前有时需要调节燃烧器的位置，使空心阴极灯发出的光线在燃烧缝的正上方，与之平行，如不平行可调节燃烧器调节钮使之平行。f. 打开气源,点火(a) 开启排风装置电源开关。排风十分钟后，接通空气压缩机电源。(b) 开启乙炔钢瓶总阀，调节乙炔钢瓶减压阀输出压为0.05MPa。(c) 将燃气流量调节到2000-2400mL/min，点火，（若火焰不能点燃，可重新点火，或适当增加乙炔流量后重新点火）。点燃后，应重新调节乙炔流量，
13、选择合适的分析火焰。g. 铅的测定条件选择表2 测定条件的选择波长nm狭缝mm灯电流mA原子化温度原子化时间s进样量ul线性范围ug/ml283.30.21023004200.4h. 测定系列标准溶液和样品的吸光度 吸喷蒸馏水调零，将配好的标准溶液由稀至浓依次进行测量，然后测量试液的吸光度，并记录各相应的吸光度值。l. 实验结束工作 (a) 实验结束，吸喷去离子水五分钟后，关闭乙炔钢瓶总阀，熄灭火焰，待压力表指针回零后旋松减压阀，关闭空气压缩机。 (b) 退出工作软件，关闭电脑，关闭仪器电源种开关。 (C) 清洗所用仪器，清理实验台面，填写仪器使用记录，打扫仪器实验室，关闭电源总闸。2-1-3
14、 数据处理表3 标准曲线浓度mg/L00.10.20.30.40.5吸光度A0.00120.16210.32430.45670.62350.7791回归方程:y=0.1546x+0.0044 R=0.9994标准曲线00.10.20.30.40.50.60.70.80.900.10.20.30.40.50.6浓度吸光度 表4 花生壳吸附结果时间 d吸光度浓度mg/L01.550410.000.250.33502.140.50.20791.3110.15050.95待添加的隐藏文字内容220.11690.7340.10720.6780.10290.64120.09890.610246810120
15、51015时间（天)浓度mg/L图1 花生壳吸附曲线表5 玉米粒吸附结果时间 d吸光度 浓度 mg/L01.550410.000.250.32412.070.50.26021.6610.20711.3120.13710.8640.10680.6680.10540.65120.10510.65024681012051015时间（天）浓度mg/L图2 玉米粒吸附曲线表6 玉米芯吸附结果时间 d吸光度浓度 mg/L01.660410.000.250.33922.170.50.24451.5510.19511.2320.16321.0340.12890.8180.11230.7120.10580.66
16、024681012051015时间（天）浓度mg/L图3 玉米芯吸附曲线表7 木屑吸附结果时间 d吸光度浓度 mg/L01.550410.000.250.33122.110.50.20811.3210.15010.9420.1270.7940.1190.7480.10710.66120.10320.64024681012051015时间（天）浓度mg/L图4 木屑吸附曲线表8 甘蔗吸附结果时间 d吸光度浓度 mg/L01.550410.000.250.31111.980.50.20011.2710.1560.9820.12920.8140.11770.7380.10840.67120.1011
17、0.63024681012051015时间（天）浓度mg/L图5 甘蔗吸附曲线时间 d木屑样品浓度mg/L花生壳样品浓度mg/L玉米粒样品浓度mg/L玉米芯样品浓度mg/L甘蔗样品的浓度mg/L010101010100.252.112.142.072.171.980.51.321.311.661.551.2710.940.951.311.230.9820.790.730.861.030.8140.740.670.660.810.73表9 不同材料对铅吸收效果的对比 图6 整体趋势图 2-2 结论 利用农业废弃物作为生物吸附剂去除污水中的有毒重金属离子是一种崭新的手段；这些生物吸附剂相对便宜或几
18、乎没有成本，易得，可再生，而且与金属离子络合能力较强，经修饰后去除有毒重金属离子的效率更高然而，到目前为止关于这方面的研究还很少，生物吸附过程需要有更进一步的实验模型作为指导，需要解决生物吸附剂的再生、金属离子的回收和农业废弃物的固定化问题，以提高重金属离子的去除效率。目前大部分的研究都是批量处理过程，这也给设计适合工业规模的连续操作系统提供了一个平台。为了能够更好地适应工业规模，应重点研究重金属离子的回收和农业废弃物的再生问题。基于生物质材料和水相互作用机理的环境污染控制技术有望成为21世纪重要的环保替代技术。由于数据获得的不连续和实验条件的差异，使得对比这些吸附剂的功效十分困难。本文从吸附
19、时间、吸附剂投加量、溶液的吸取体积对结果的影响，不同吸附剂的吸附能力不同，溶液不同浓度的吸附情况几个方面，通过实验对比了玉米芯、花生壳、木屑、甘蔗、玉米粒的吸附能力不同，从实验结果可以看出这些农作物对铅吸收的能力如下：花生壳甘蔗玉米粒玉米芯木屑。从实验中还可以看出随着浸泡时间的不同吸附的量也不同，时间越长吸附的量越多，从整个趋势图看刚开始曲线变化比较大随着时间的推移曲线变化越来越平缓。 农作物废弃物作为吸附剂是利用其主要成分纤维素、半纤维素、木质素及少量无机硅的结构。纤维素是由许多D- ( +) - 葡萄糖通过- 1, 4 苷键连接起来的一种纤维状、多毛细管的线性高分子聚合物, 具有多孔性和大
20、比表面积的特点, 分子内含有大量亲水性羟基, 具有一定的吸附性。天然纤维素的吸附能力并不很强, 但是, 通过化学改性后, 可使它具有很强或更多的亲和基团, 成为性能良好的吸附材料。参考文献1杨杰工业废水中重金属离子的处理方法J城市公用事业，20O7，21(5)：23-25。2董维广，吕孝江，刘志涛生活污水中金属离子含量的测定与分析J牡丹江师范学院学报(自然科学版)，2006，(3)：35-363杨凤,吴云海. 重金属废水的生物吸附研究进展J环境科学与管理, 2006,(04) . 4李建宏,曾昭琪,薛宇鸣,邰子厚. 极大螺旋藻富积重金属机理的研究J海洋与湖沼, 1998,(03) . 5李灵香玉, 吴坚阳, 田光明, 许振岚. 利用农业废弃物处理重金属离子废水的研究进展J. 农机化研究, 2009, (09)6王焰新去除废水中 重金属的低成本吸附剂：生物质和地质材料的环境利用J地学前缘，2001，8(2)：301-3077黄君涛，熊帆，谢伟立，等吸附法处理重金属废水研究进展J水处理技术，2006，32(2)：9-128刘有才，钟宏，刘洪 萍重金属废水处理技术研究现状与发展趋势J广东化工，2005，32(4)：36-39 致 谢
