吸附法去除重金属离子研究进展VIP

吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用1百手起驾 整理为您吸附剂在处理重金属废水污染中的研究与应用1 重金属的来源，危害及处理方法1.1 重金属的来源重金属的来源很广泛，图 1.1 介绍了重金属污染的几种来源，其中包括冶炼过程 1，通过燃料燃烧产生的废气 2，由于泄漏、排放污水、丢弃垃圾引起的污染，以及来自陆地系统的地表径流，还有污水灌溉和垃圾淋溶而发生金属的累积等。另一方面，污染了的水体又通过许多途径而造成陆地生态系统的金属污染，例如通过灌溉、疏浚作业和生物体的运动等方式。1.2 重金属的危害重金属通常是指在环境污染和农产品生产中生物毒性显著的一些元素一般是指汞(Hg)、镉 (Cd)、铅 (Pb)、铬(Cr) 和类金属砷(As) 等，也包括一些具有一定毒性的其它重金属元素，如锌(Zn)、铜(Cu) 、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)等 3。虽然有些元素如铜、钴、锌等是人体和其它生物体所必需的微量元素，但是这些元素在人体和农产品生长过程中的适宜阈值范围却很窄。通常，小于最吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用2百手起驾 整理为您低阈值就会出现缺素症，从而影响机体的某些生理功能；但若大于最高阈值，就会对生物体产生某些毒害作用。近年来，重金属所引发的化学污染及环境问题得到了广泛的关注，重金属易于通过食物链的生物放大效应在生物体内积累 4，其毒性亦随形态的不同而不尽相同，而且生物降解作用并不能消除重金属。重金属对水体和环境的污染也对农产品的健康生产造成了威胁，由于植物的遗传特性和生长特性的不同，不同的农作物对重金属离子的吸收和富集等特点也具有显著的差异性。植物对重金属的吸收和土壤中重金属的含量、理化性质、重金属在土壤中的赋存状态与植物的种类、生长的周期、大气环境质量、化肥、以及灌溉水等因素密切相关。而重金属元素在环境和生物体中迁移转化具有如下特点：1. 排入水体中的重金属离子的浓度即便很低，但其毒性却长期地存在，而且水体中的某些重金属离子能与水中的微生物作用，从而可能转化为具有更强毒性的金属有机化合物，如无机的汞可在水体中通过与微生物的作用转化为具有很强毒性的有机汞。2. 水体中即便只有微量的重金属离子，也可能引发毒性反应，在通常情况下，大多数的金属离子发生毒性作用的浓度范围在 1.0-10 mol/L 之间，而有些毒性较强的金属离子引发毒性反应的范围较低，例如汞、镉等的毒性范围为0.001-0.1 mol/L。日本曾经发生过轰动一时的水俣病（即汞污染引发的中毒）和骨痛病( 即镉污染引发的的中毒)，主要是当地的居民长期饮用和食用了被汞和镉所污染的食物。近年来在我国的某些地方也出现了由于长期食用被重金属污染的食物所引发的疾病。3. 生物会使重金属离子富集和浓缩，再通过食物链的传递作用进入到人体内，进而危害人类的健康。生物能够从环境中摄取重金属离子并在其自身的体内或某些器官中累积，其累积的倍数可能高达成千或是上万倍，水体中的很多虽然有些元素如铜、钴、锌等是人体和其它生物体所必需的微量元素，但是这些元素在人体和农产品生长过程中的适宜阈值范围却很窄。通常，小于最低阈值就会出现缺素症，从而影响机体的某些生理功能；但若大于最高阈值，就会对生物体产生某些毒害作用。近年来，重金属所引发的化学污染及环境问题得到了广泛的关注，重金属易于通过食物链的生物放大效应在生物体内积累 4，其毒性亦随形态的不同而不尽相同，而且生物降解作用并不能消除重金属。重金属对水体和环境的污染也对农产品的健康生产造成了威胁，由于植物的遗传特性和生长动植物甚至是陆地上的农作物也会产生此效应，而后便会作为食物进入人体之内累积，累积到一定程度便会对人体产生毒害作用，从而严重地危害人类健康，水生生物对某些重金属富集的倍数通常很大，此种生物富集的特性也是重金属污染的一个突出特点。4. 以目前研究的技术水平来看，现在还没有一种方法能够将重金属离子降解，而只能通过改变其化合价或是化合物的形态，而水体中存在的 OH-、SO 42-、Cl -、 NH4-、腐殖酸及一些有机酸等都能够与重金属发生反应生成螯合物或是络合物，进而使重金属离子在水体中的浓度增加，也可能使以沉淀形式存在的重金属又释放出来而转移。鉴于重金属离子上述污染及其危害的特点，人们认识到，要有效地减轻重金属对人体健康的危害，就必须避免或尽量地减少有毒重金属进入食物链的机会，同时应该严格的控制含有重金属废水的排放，且应采取有效的管控手段，以确保食品、饮用水的安全以及环境清洁。吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用3百手起驾 整理为您1.3 重金属的处理方法目前，重金属废水处理的方法大致可以分为三大类：化学处理法，物理处理法，生物处理法。1.3.1 化学处理法化学处理法是指废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法。(1)化学沉淀法化学沉淀法是通过化学反应使重金属离子变成不溶性物质而沉淀分离出来。主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体沉淀法等。中和沉淀法：在含有重金属的废水中加碱后进行中和反应，使重金属生成难溶于水的氢氧化物进一步分离。此方法操作简单方便、价格低廉，但只是将污染物转移，易造成二次污染。硫化物沉淀法：硫化物沉淀法在含重金属的废水中加入硫化钠溶液，使重金属以硫化物的形式沉淀。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法可以在相对低的pH 值条件下(79 之间)使金属高度分离，处理后的废水一般不用中和，形成的金属硫化物具有易于脱水和稳定等特点 5。硫化物沉淀法也有其缺点，由于硫化物沉淀物颗粒较小，在形成过程中容易产生胶体，给分离带来困难，并且硫化物沉淀剂在酸性条件下易生成硫化氢气体，产生二次污染，由于硫化物应用对环境有不利影响，目前国内外开始用有机硫化物代替无机硫化物。铁氧体沉淀法：铁氧体沉淀法是目前应用得比较广泛的化学沉淀法。铁氧体法处理重金属废水就是向废水中投加铁盐，通过控制 pH 值、氧化、加热等条件，使废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物。(2)电化学处理法电化学法利用电解的基本原理，使废水中重金属离子通过电解在阴阳两级上分别发生氧化还原反应使重金属富集，废水中的重金属离子在阴极得到电子被还原，这些重金属或沉淀在电极表面或沉淀到反应槽底部从而降低废水中重金属含量。该法主要用于电镀废水的处理，如含铬废水处理等。但此方法耗能大。(3)新型重金属捕集剂重金属捕集剂主要是二烃基二硫代磷酸的铵盐、钾盐或钠盐。因活性基团(给电子基团 )中的硫原子电负性小、半径较大，易失去电子并极化变形产生负电场，能捕捉阳离子并趋向成键，生成难溶于水的二烃基二硫代磷酸盐 6。重金属捕集剂克服了传统中和沉淀法的不足，能直接用于酸性重金属废水的处理，重金属去除率高，并具有良好的选择性，共存金属离子不存在干扰现象，沉淀物稳定性好，从而克服了传统化学处理法的不足。1.3.2 物理处理法物理处理法是使废水中的重金属离子在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法。(1)离子交换法离子交换法是利用重金属离子与离子交换树脂发生离子交换，使废水中重金属浓度降低，从而使废水得以净化的方法。离子交换树脂一般有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂和腐殖酸树脂等。离子交换树脂在结构上属于既不溶解、也不熔融的多孔性固体高分子物质，不溶于酸、碱溶液及各种有机溶剂。吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用4百手起驾 整理为您离子交换法的优点是既可以去除废水中的金属阳离子，也可以去除阴离子，可以使废水净化到较高的纯度。另外它选择性高，可以去除用其他方法难于分离的金属离子，可以从废水中选择性地回收贵重金属，如金、银、铜、镍、铬等；离子交换法的缺点是离子交换树脂的价格较高，树脂再生时需要酸、碱或食盐等，运行费用较高，需要进一步处理 7。因此，离子交换法在较大规模的废水处理工程中较少采用。(2)膜分离技术膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中溶质的化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。此分离技术是将水进行适当的前处理如氧化、还原、吸附等手段之后，将水中的重金属离子转化为特定大小的不溶态微粒，然后通过滤膜将重金属离子除去。经过膜分离技术处理的废水，可以实现重金属的零排放或微排放，使生产成本大大降低。膜分离法具有高效、节能、无二次污染等优点，但因膜组件的设计较困难，且膜易被污染物堵塞，投资大，运行费用高，膜的寿命短，大大阻碍了膜分离法的应用。该技术主要包括电渗析法、反渗透膜、纳滤分离技术、超滤分离技术等。(3)吸附法吸附法是应用多种多孔性吸附材料去除废水中重金属离子的一种方法。由于吸附剂分子中存在各种活性基团，如羟基、巯基、羧基、氨基等基团，这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键达到吸附金属离子的目的。形成具有类似网状结构的笼形分子，可对许多金属离子进行螯合，因此，能有效地吸附溶液中的金属离子。目前有腐殖酸类吸附剂、炭类吸附剂、矿物吸附剂、高分子吸附剂、生物材料吸附剂等。pH、温度、吸附时间、体系初始浓度等因素都会影响吸附程度 8。目前，工业上普遍使用的吸附剂价格昂贵，使吸附法广泛应用受到限制，开发廉价、高效水处理吸附剂将是吸附研究的一个重要方面，同时吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理废水中应该着重考虑的问题。(4)溶剂萃取法溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于其液液接触，可连续操作，分离效果较好，因此得到广泛应用。传统的溶剂络合萃取法存在着有机溶剂的毒性、溶剂有残余和反萃处理繁琐等问题; 近来开发的室温离子液体是一种新型绿色溶剂，因其具有不挥发、不易燃等优点，使之有可能在萃取分离过程中替代有机溶剂发挥重要作用。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。1.3.3 生物处理法生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收累积、富集等作用去除废水中重金属离子的方法。(1) 植物修复法植物修复法是指利用植物通过吸收、沉淀和富集等作用降低被污染土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用5百手起驾 整理为您植物修复技术不仅杜绝了二次污染，还有利于生态环境的改善，在治理污染的同时还可以获得一定的经济效益，使植物整治技术不断在中国的环境治理中发挥重要的作用。但是废水的浓度、pH 值等因素对植物修复的影响还需进一步研究。(2) 生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共 17 种。生物絮凝法具有无机絮凝剂和合成有机絮凝剂无法比拟的优点，处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，但当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难、难以进行工业化生产的难题，大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。(3)生物吸附法生物吸附是指经过一系列生物化学作用使重金属离子被生物细胞吸附，这些作用主要包括络合、鳌合、离子交换、吸附等。生物吸附法是一种新兴的废水处理技术，其中生物吸附剂主要是藻类，还有细菌、真菌、酵母等。由于许多微生物具有一定的线性结构，有的表面具有较高的电荷和较强的亲水性或疏水性，能与颗粒通过各种作用(比如离子键、吸附等)相结合，如同高分子聚合物一样起着吸附剂的作用。1.3.4 对重金属处理技术的总结在废水处理的诸多方法之中，许多方法都存在着或是操作复杂、或是成本费用过高、或是在处理过程中投入处理剂而导致出现二次污染等问题，这些问题的存在影响和限制了这些水处理方法在实际中的应用。但是吸附法由于操作过程相对简单，处理效率可以通过对吸附剂性能的改进而提高受到了研究人员的关注。用于重金属离子废水处理的吸附剂通常有活性炭 9-11、沸石 12-14、壳聚糖 15-17、离子交换树脂 18、纳米金属氧化物 19-21以及复合物吸附材料 22-23。2.天然有机吸附剂在重金属废水处理中的应用研究进展2.1 吸附法处理重金属废水吸附法是利用吸附剂活性表面对重金属离子的吸附来去除废水中的重金属离子的一种方法。吸附剂由于分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等) ，通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键，达到吸附金属离子的目的。吸附剂可与氢键也可与盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，可对许多金属离子进行螯合，因此能有效吸附溶液中的金属离子。这可作为吸附重金属离子的前提。总体来说吸附法有材料便宜易得，成本低和去除效果好的优点。近年来研究者对吸附法处理重金属的研究主要集中在寻求更为合适的新型廉价吸附材料，并取得了一系列的成果，工艺逐步成熟，有的已开始应用在实际工程中。根据材料不同，目前常用的重金属吸附剂可以分为无机吸附剂、有吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用6百手起驾 整理为您机吸附剂和微生物吸附剂。有机吸附剂是重金属废水处理的新方法，天然有机吸附剂以其经济性好、选择性高而得以发展。常用的天然有机吸附剂有壳聚糖、纤维素、腐殖酸、细菌、真菌和藻类。2.1.1 壳聚糖在重金属废水处理中的应用壳聚糖是甲壳素的重要衍生物。甲壳素广泛存在于甲壳类动物以及许多低等植物如菌、藻类的细胞壁中，在自然界中储量仅次于纤维素，是一类有着极大潜在应用价值的自然资源 24。甲壳素在脱乙酰度达 50%100%时，成为壳聚糖，系统名 (1，4)-2-氨基 -2-脱氧-D-葡聚糖 25。壳聚糖分子中含有许多氨基和羟基，可与大多数过渡金属离子形成稳定的螯合物，壳聚糖对Mn2+、Cu 2+、 Pb2+、Cd 2+、 Zn2+、Ni 2+和 Ag+等有很强的去除能力 26。庞素娟等 27研究了在不同浓度、温度、pH 的条件下，壳聚糖吸附水溶液 Cr6+，发现壳聚糖是一种有效的吸附工业废水中 Cr6+的螯合剂。壳聚糖无毒，无二次污染，可用于吸附剂、絮凝剂、杀菌剂、离子交换剂和膜制剂等。2.1.2 纤维素在重金属废水处理中的应用利用纤维素基吸附材料来吸附、分离、提取过渡金属离子和贵重金属离子，对于环境保护有重要意义 28。一方面，纤维素是自然界最为丰富的可再生高分子资源，具有无污染、易生物降解等优点，另一方面，纤维素来源丰富且价格低廉，棉花、木材、棉短绒、木浆、蔗渣、黄麻、棉秆、竹子、树皮等都是天然纤维的主要来源。胡普州等 29利用谷糠纤维素为原料，经酯化交联反应制备了纤维素硫酸单酯强酸性阳离子交换剂，并测定该阳离子交换剂对不同浓度的重金属离子Cu2+、 Cr3+、Ni 2+的饱和吸附量以及影响吸附的各种因素。研究表明，纤维素硫酸单酯强酸性阳离子交换剂对部分重金属离子有较强的富集作用。2.1.3 腐殖酸在重金属废水处理中的应用腐殖酸是自然界植物残体经腐烂分解后的产物，是一种复杂的天然大分子有机质。其分子内含有羰基、羧基、醇羟基和酚羟基等多种活性官能团 30，能够与许多金属离子发生相互作用，形成稳定的螯合物。马明广等人 31研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的 Pb、Cd、Cu 等重金属离子的吸附特征。吸附等温线分别以 Linear、Frendlich 和 Lang-muir 方程进行拟合，结果显示吸附的最佳模型为 Frendlich 方程，同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响。结果表明，随着温度的升高和 pH 值的增大，不溶性腐殖酸对 Pb2+、Cd 2+、Cu 2+的吸附量增加。随着 pH 的增加，在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定。当 pH=7 时，在实验浓度范围内Pb2+、Cd 2+、 Cu2+在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%、97.86%、99.25% 。吸附进行 12h 以后，吸附作用基本达到平衡。不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定，可以广泛用于去除污水中的重金属离子。2.1.4 微生物吸附剂在重金属废水处理中的应用微生物吸附法是一种新兴的处理含重金属离子废水的方法，它最早开始于 1949 年，Ruchhoft 32提出用活性污泥去除废水中的 Pu-239，去除率可达到96%，并认为 Pu 的去除是由于微生物的繁殖形成具有较大面积的凝胶网，而使微生物具有吸附能力的结果。此后国外对此进行了广泛的研究，并且逐步发展到研究利用各种微生物如真菌、酵母、藻类等处理含毒性金属离子的污染废水。吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用7百手起驾 整理为您2.2 天然有机吸附剂处理重金属废水发展趋势吸附法作为一种重要的物理化学方法，在重金属等废水处理中已得到广泛应用，吸附分离技术的发展为工业界和环保领域提供了一个重要机会。目前工业上普遍使用的吸附剂价值昂贵，使吸附法广泛应用受到限制，以廉价、废弃、来源广泛的天然高分子有机物为原料开发廉价、高效吸附剂将是有机吸附研究的一个重要方面，同时吸附剂的再生、二次污染的规避、重金属的回收也是吸附法处理废水中应该着重考虑的问题。集各类吸附剂之所长，研究新型复合型重金属吸附剂，即将无机、有机或生物材料复合处理重金属废水，不久也将成为人们关注方向。在选择吸附原材料时要关注材料去除重金属离子的效果、材料的价格、材料的适用性和材料的可再生性。以天然有机物为吸附剂对废水中有毒重金属的去除及稀有贵金属的回收，具有高效、经济、简便、选择性好的优点，特别是处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水具有独特的应用价值，因此是一种应用前景很广阔的重金属废水的处理手段。2.3 天然有机吸附剂的解吸与再生2.3.1 天然有机吸附剂的解吸天然有机吸附剂原料廉价，无毒无害，因而应用广泛。在实际应用中，吸附后的吸附剂是否可经解吸而再生从而得以重复使用，这是其经济上具有吸引力的关键所在。从吸附剂上解吸重金属离子的方法有很多种，如高温加热脱附法、解吸剂解吸法、有机溶剂萃取法等。其中解吸剂解吸法具有成本低、解吸率高、不会造成二次污染等特点，因而在解吸方法中占据主导地位。考虑到吸附剂对重金属离子的吸附能力与其解吸再生能力之间具有可逆对应关系，即有利于吸附的因素对解吸过程都有一定的阻碍作用，反之亦然，因此，吸附剂的吸附机理对选择合适的解吸剂有着重要的参考价值。只有借助吸附机理才能把握解吸规律，从而避免在解吸剂的选择与使用上的盲目性。解吸剂主要有以下几种：（1）无机酸解吸剂无机酸是最有效、最普遍使用的重金属离子解吸剂之一。常用的无机酸包括HCl ，HNO 3，H 2SO4等，其中HCl以其价格低、使用浓度小、解吸效果好等特性而应用最广。HCl对吸附有Pb 2+，Cu 2+，Cd 2+，Ni 2+，Zn 2+等多种离子的烟草灰吸附剂的解吸率甚至可达100% 33，这在其他酸性解吸剂中是不多见的。酸类解吸剂之所以对大部分吸附剂都有较好的解吸效果，一是由于大多数重金属离子都是以阳离子的形式存在于水溶液中，吸附剂对金属离子的吸附过程属于阳离子吸附，在解吸的过程中加入酸，即引人大量的氢离子，它将和金属阳离子产生竞争，由于氢离子浓度大大高于重金属离子浓度，吸附剂表面基团被氢离子或水合氢离子所占据，从而使吸附剂表面的金属离子发生脱附，重新以阳离子的形式回到水溶液中；二是由于酸的加入会破坏一些吸附剂的表面，使原来凸起或凹陷的地方变得平滑，从而改变了吸附剂的某些结构，使金属离子从吸附剂表面脱附出来 33。应当指出，HNO 3和H 2SO4都具有很强的氧化性，在解吸过程中会使吸附剂的某些活性位点发生氧化从而破坏吸附剂良好的吸附性能，使吸附剂无法再生循环使用。使用盐酸作为解吸剂则可避免这个缺点，从而保证吸附剂的再生循环使用。由此可见，HCl是无机酸类解吸剂中最理想的解吸剂，值得在吸附剂吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用8百手起驾 整理为您解吸中推广应用。（2）有机酸解吸剂有机酸解吸剂是另一类常用的酸类解吸剂。相对无机酸而言，尽管有机酸价格较贵，但是有机酸更好的环境友好性使其在吸附剂的解吸中占有一席之地。与无机酸不同的是，有机酸的酸性一般较弱，除了酸性相对强一些的醋酸外，它们对重金属离子的解吸主要不是依靠氢质子，而是主要依靠酸根离子与重金属离子的络合，形成具有一定稳定性的可溶性有机酸一金属络合物而使重金属离子解吸 34。显然，有机酸解吸能力的大小取决于所形成络合物的稳定性，络合物的稳定性越高，则重金属离子越易于解吸。（3）无机盐解吸剂可溶性的硝酸盐或盐酸盐等作为一种廉价的化学试剂也被用于吸附剂的解吸中，其中钠盐、钾盐和钙盐是常用的解吸剂。它们对重金属离子的解吸主要是依靠阳离子的交换作用。因此，无机盐只能解吸出那些通过离子交换而吸附的重金属离子，而通过络合作用吸附的部分重金属离子则不能解吸下来，故其解吸率大多徘徊在50左右，最高也只能达到85 35。（4）络合剂解吸剂常用作解吸剂的络合剂包括EDTA和硫脲等。通常用作解吸剂的络合剂都具有比较大的络合常数，可以与吸附剂中各种形式吸附(如络合吸附、离子交换、物理吸附) 的重金属离子发生络合反应，从而将其从吸附剂上解吸下来。络合剂与金属离子的络合受到溶液的酸性的影响。若酸性太大，则会降低络合剂的络合能力，这就是所谓的酸效应问题所以，在使用EDTA作为解吸剂时，宜选择适中的溶液pH。（5）碱性解吸剂常见的碱性化合物NaOH，Na 2CO3，NaHCO 3等也常用作解吸剂。与酸类解吸剂相反，碱类解吸剂是通过提高溶液pH达到解吸重金属离子的目的。碱性解吸剂对以阴离子基团形式存在的金属离子如Cr 6+的解吸特别有效。这一方面是由于不同pH下Cr 6+有不同的存在形式，如 CrO42-、HCrO 42-、H 2CrO4、Cr 2O72-和HCr 2O7-，在pH小于1时，Cr 6+主要以H 2CrO4分子的形式存在，而pH大于1时，Cr 6+主要以 HCrO4-形式存在；另一方面是由于pH 会影响吸附剂表面的质子化程度，低pH会使吸附剂表面质子化程度增大，导致与带负电的含Cr 6+基团的吸引力增强，而随着pH增大，吸附剂表面质子化程度减少，导致对Cr 6+的吸引力变弱，亦即有利于Cr 6+的解吸。这是碱性解吸剂易于解吸带负电荷的含重金属离子基团的原因。（6）去离子水解吸剂最廉价的去离子水也可用作重金属离子的解吸剂。将吸附了重金属离子的活蓝细菌 35、海藻Oedogonium sp. 36和改良松树皮FBM-2刨用去离子水洗涤，就可使金属离子脱附回到水溶液中。当然，由于简单的水洗仅能解吸那些依靠静电吸引力以及分子问范德华力等物理作用而吸附的重金属离子，而对于化学作用所吸附的重金属离子无能为力，因此，这种解吸剂的解吸能力有限，解吸率往往不超过30。因此，在实际应用中仅通过去离子水进行解吸是不现实的。2.3.2 吸附剂的再生当吸附剂被解吸之后，其吸附性能往往有所下降，从经济方面考虑，为了吸附材料在处理重金属离子污染中的研究与应用9百手起驾 整理为您使吸附剂能够重复使用且具有较好的吸附陛能，需要利用一些化学试剂使吸附剂再生。最简单的方法就是用去离子水淋洗 36，或者用碱溶液 37或无机盐溶液38淋洗后，再用去离子水洗至中性。碱洗主要是为了洗掉酸解吸时残留在吸附剂表面的H+，使吸附剂表面的活性基团去质子化，从而使吸附剂恢复较好的吸附能力；对于一些通过离子交换作用进行吸附的吸附剂，选择合适的无机盐溶液进行淋洗，可使与重金属离子发生离子交换的阳离子重新附着在吸附剂上，从而使吸附剂得到再生。吸附剂能否获得真正再生，可以通过多次吸附一解吸实验来检测。多数吸附剂都具有较好的再生能力，经多次吸附一解吸循环后，吸附容量基本能够维持。但对于有些吸附剂吸附能力的下降可能存在多种可能的原因，例如解吸不完全使得吸附剂中的某些活性位点仍然被占据，或吸附剂的一些活性位点可能被解吸剂破坏，这些原因都可能降低再次吸附的吸附率。3 壳聚糖吸附剂的研究与应用3.1 壳聚糖简介甲壳素（Chitin）是一种天然高分子化合物，在自然界广泛存在于许多低等生物菌类、藻类的细胞壁，节肢动物（虾、蟹、昆虫）的外壳及软体动物（如鱿鱼、乌贼）的内壳和软骨中。自然界每年生物合成的甲壳素数量仅次于纤维素，因此甲壳素是一种储量非常丰富的可再生资源 39。 壳聚糖（Chitosan，简写为CS）是甲壳素经脱乙酰反应的产物，它是自然界中唯一的碱性多糖。壳聚糖是D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D- 氨基葡萄糖组成，以-(1，4)糖苷键连接起来的直链多糖，化学名为聚(1，4)-2- 氨基-2-脱氧- -D- 葡萄糖，其结构类似于纤维素，见图3.1。图3.1 壳聚糖的结构式 壳聚糖是呈白色、无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。因其原料和制备方法的不同，壳聚糖的脱乙酰度有很大不同，相对分子量从数十万至数百万不等。壳聚糖不溶于水、碱溶液、稀硫酸和磷酸等，只溶于稀盐酸、硝酸等无机酸和部分有机酸，因此其应用受到一定的限制。 在自然界中，甲壳素的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类充分利用的巨大资源宝库。因此，壳聚糖的来源相当丰富 40。壳聚糖及其衍生物与金属离子的