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對于稻草秸稈的改性，國內(nèi)外研究者做了大量研究，采用多種改性方式進行改性提高其吸附性能(表1)。這些改性方式既包括常規(guī)的酸堿改性、氧化劑氧化、其他有機胺試劑的胺化，以及氯化鋅、磷酸、磷酸氫二銨等活化后的高溫改性。
2稻草秸稈對重金屬的去除研究
譚婷等采用氯化和胺化兩步反應對稻草秸稈進行改性，胺化反應采用多種胺基試劑，制成多種改性胺基改性稻草。通過對電鍍廢水中Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能，優(yōu)化得到乙二胺改性后的稻草秸稈性能最優(yōu)，當吸附時間為20min，乙二胺基改性稻草秸稈對電鍍廢液中Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的吸附趨于飽和，4種金屬離子的去除率可達70%～99%。李勇等采用ZnCl2作為活化劑，制得改性稻草秸稈，考察了對Cu2+的吸附性能。結果表明，當改性稻草秸稈投加量為2g/L，pH為6時，改性稻草秸稈對Cu2+的吸附能力可達47．143mg/g，吸附達到平衡的時間為8h。改性稻草秸稈對Cu的吸附過程符合準二級動力學方程。熱力學分析表明，△G＜0，該吸附反應屬于自發(fā)反應。楊劍梅等研究了稻草秸稈對鉻的吸附。稻草秸稈改性前對鉻離子最大吸附量為3．883mg/g;通過酒石酸化學改性后的稻草秸稈，對鉻吸附能力有了顯著提升，可達到5．266mg/g。吸附性能提升有以下兩個原因:一方面，是由于酒石酸的改性顯著增加了稻草秸稈表面的羧基(－COOH)，而－COOH是吸附Cr6+及Cr3+的主要基團之一;另一方面，水溶液中酒石酸對稻草秸稈的改性因為溶脹狀態(tài)出現(xiàn)暫時存在的微孔，增加了改性稻草的比表面積，因而提高了改性稻草秸稈對鉻的吸附。劉婷等采用高錳酸鉀預氧化及乙二胺胺化改性后，獲得改性稻草吸附劑，研究了該吸附劑對鮞狀赤鐵礦選礦廢水混凝處理后的廢水中Pb2+的吸附去除效果。試驗結果表明，該改性稻草秸稈對廢水中Pb2+具有顯著的吸附去除，pH5．0～5．5，改性稻草用量為2g/L時，經(jīng)90min的吸附，Pb2+的去除率可達98．7%，吸附容量可達156．9mg/g。吸附過程符合二級動力學吸附過程，亦可用Freundlich公式較好地擬合。Gao等研究了稻草秸稈對Cr(VI)的吸附去除。結果表明，稻草秸稈對Cr(VI)的去除是由于還原和吸附作用。通過酒石酸對稻草秸稈的改性發(fā)現(xiàn)，羧基對Cr(VI)的去除起主要作用，稻草秸稈對Cr(VI)的吸附容量為3．15mg/g。Rocha等研究了稻草秸稈對幾種重金屬Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的吸附情況。結果表明，在最佳吸附pH(pH5．0)時，稻草對Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的最大吸附容量為0．128、0．132、0．133、0．110mmol/g。Ding等對稻草秸稈對Cd2+的吸附去除進行了研究。研究結果表明，在pH2．0～6．0下，5min即可達到吸附平衡，吸附容量可達13．9mg/g。Cd2+的吸附去除是由于陽離子交換取代稻草秸稈中的K+、Na+、Mg2+和Ca2+，與C=C、C=O、O－H和羧基等官能團結合。Cui等研究了土壤中稻草秸稈添加對重金屬Cu2+、Cd2+的影響。研究結果表明，稻草秸稈的添加，使游離的Cu2+從217nmol/L減少到124nmol/L，Cd2+從16nmol/L減少到12nmol/L，游離態(tài)的Cu2+、Cd2+減少是由于稻草秸稈的添加使土壤的pH升高導致。Sharma等對NaOH改性后的稻草秸稈在固定床反應器中對Ni2+的吸附特性進行研究。結果表明，在固定床深為2cm時，75mg/LNi2+溶液進樣時，改性后的稻草秸稈對Ni(II)的吸附容量為43mg/L。在采用多種吸附動力學模型進行擬合后，發(fā)現(xiàn)托馬斯模型最符合其吸附行為。
3稻草秸稈對廢水中有機物的去除研究
將稻草在高溫條件下熱解制備的稻草基活性炭比表面積較大，具有良好的吸附性能。袁敏等研究了200～800℃條件下高溫制備的稻草炭的吸附性能。結果表明，800℃的高溫改性后的稻草吸附容量提升最大，對環(huán)丙氨嗪的最大吸附量可達167084mg/kg，接近于商品活性炭的最大吸附量(177305mg/kg)，是等量稻草秸稈的20．1倍。改性后的稻草對環(huán)丙氨嗪的吸附過程符合一級動力學方程。韓彬等對稻草秸稈進行改性，選擇(NH4)2HPO4為活化劑，優(yōu)化了活化溫度。結果表明，預氧化處理不僅改變稻草秸稈表面含氧基團的含量，而且影響了其比表面積。700℃下活化制得的改性稻草性能最優(yōu)，最大吸附容量可達636mg/g。磷酸氫二銨的浸泡不僅可以增加稻草秸稈的熱穩(wěn)定性。還可以明顯地增加改性稻草的比表面積，因而提高了改性后稻草基活性炭的吸附性能。改性后的樣品具有良好的再生性能，經(jīng)過4次再生后，對苯酚吸附效率仍能達到85．4%。韓彬等還研究了該改性稻草秸稈基活性炭對苯酚和亞甲基藍的吸附性能。將活性炭應用于水中的亞甲基藍和苯酚吸附，活性炭吸附苯酚和亞甲基藍符合擬二級動力學方程。對苯酚最大的吸附量為187．7mg/g，對亞甲基藍的最大吸附量為166．35mg/g。研究還表明改性稻草基活性炭對亞甲基藍的吸附性能受到其比表面積與含氧基團的影響，而且含氧基團量的增多對其吸附亞甲基藍不利。Gong等采用檸檬酸對稻草秸稈進行高溫酯化改性獲得新型陽離子吸附劑，研究表明檸檬酸改性后的稻草秸稈對亞甲基藍的吸附能力大幅上升，由改性前的80．0mg/g提高到270．3mg/g，當改性吸附劑的用量為2．0g/L時，對50～450mg/L的亞甲基藍去除率均可達98%以上。Gong等采用磷酸對稻草秸稈進行改性后并鈉鹽化獲得新型陽離子型吸附劑，考察了此吸附劑對兩種堿性染料(堿性藍和堿性紅)的吸附能力。結果表明，改性后的稻草秸稈吸附劑具有優(yōu)良的吸附性能，當改性吸附劑的用量為2．0g/L時，對50～350mg/L的兩種堿性染料去除率均可達96%以上。劉婷等考察了改性后的稻草秸稈對選礦廢水中COD的吸附去除。采用KMnO4氧化及乙二胺胺化對稻草秸稈改性，改性后的稻草秸稈對選礦廢水中COD具有明顯的吸附去除作用。在pH為6～8，改性稻草用量為4g/L，吸附60min后，對COD吸附去除率可達到98%以上。
4稻草秸稈對其他離子的吸附研究
Cao等研究了季銨鹽化改性后的稻草秸稈對硫酸根的吸附動力學。結果表明，其吸附動力學符合擬二級動力學方程。在20min內(nèi)可達到吸附平衡，吸附活化能為19．3kJ/mol。李俊等研究了以3-氯-2-羥丙基－三甲基氯化銨(CHPTMA)改性后的稻草秸稈對硫代鉬酸根離子的吸附去除研究。結果表明，在最佳吸附條件下(固液比為33g/L，吸附時間為30min，吸附溫度為20℃)，除鉬率可達48%，且稻草秸稈對硫代鉬酸根離子的吸附量隨料液濃度的上升而增加。
5展望
稻草秸稈吸附劑的開發(fā)不僅實現(xiàn)了廢物利用，而且對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。國內(nèi)外研究者對稻草秸稈吸附劑進行了大量的研究，也取得了一定的研究成果，但對稻草秸稈吸附劑的環(huán)境污染治理的應用研究仍處于初步階段，可從以下幾方面進一步拓展。(1)對稻草秸稈吸附劑的吸附機理有待于進一步研究。(2)稻草秸稈的改性方式可以進一步多樣化，尋找更高效的改性方式將是未來研究的一個方向。(3)稻草秸稈吸附劑不論是對重金屬還是有機物去除研究仍處于實驗室研究階段，如何將其在實際現(xiàn)場中應用將成為下一步研究的重點。
作者：楊丹 陳慶國 劉梅 魏榕飛 徐慶達 孫靜亞 單位：浙江海洋學院海洋科學與技術學院