1稻草秸秆的改性方式研究
对于稻草秸秆的改性，国内外研究者做了大量研究，采用多种改性方式进行改性提高其吸附性能(表1)。这些改性方式既包括常规的酸碱改性、氧化剂氧化、其他有机胺试剂的胺化，以及氯化锌、磷酸、磷酸氢二铵等活化后的高温改性。
2稻草秸秆对重金属的去除研究
谭婷等采用氯化和胺化两步反应对稻草秸秆进行改性，胺化反应采用多种胺基试剂，制成多种改性胺基改性稻草。通过对电镀废水中Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能，优化得到乙二胺改性后的稻草秸秆性能最优，当吸附时间为20min，乙二胺基改性稻草秸秆对电镀废液中Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的吸附趋于饱和，4种金属离子的去除率可达70%～99%。李勇等采用ZnCl2作为活化剂，制得改性稻草秸秆，考察了对Cu2+的吸附性能。结果表明，当改性稻草秸秆投加量为2g/L，pH为6时，改性稻草秸秆对Cu2+的吸附能力可达47．143mg/g，吸附达到平衡的时间为8h。改性稻草秸秆对Cu的吸附过程符合准二级动力学方程。热力学分析表明，△G＜0，该吸附反应属于自发反应。杨剑梅等研究了稻草秸秆对铬的吸附。稻草秸秆改性前对铬离子最大吸附量为3．883mg/g;通过酒石酸化学改性后的稻草秸秆，对铬吸附能力有了显著提升，可达到5．266mg/g。吸附性能提升有以下两个原因:一方面，是由于酒石酸的改性显著增加了稻草秸秆表面的羧基(－COOH)，而－COOH是吸附Cr6+及Cr3+的主要基团之一;另一方面，水溶液中酒石酸对稻草秸秆的改性因为溶胀状态出现暂时存在的微孔，增加了改性稻草的比表面积，因而提高了改性稻草秸秆对铬的吸附。刘婷等采用高锰酸钾预氧化及乙二胺胺化改性后，获得改性稻草吸附剂，研究了该吸附剂对鲕状赤铁矿选矿废水混凝处理后的废水中Pb2+的吸附去除效果。试验结果表明，该改性稻草秸秆对废水中Pb2+具有显著的吸附去除，pH5．0～5．5，改性稻草用量为2g/L时，经90min的吸附，Pb2+的去除率可达98．7%，吸附容量可达156．9mg/g。吸附过程符合二级动力学吸附过程，亦可用Freundlich公式较好地拟合。Gao等研究了稻草秸秆对Cr(VI)的吸附去除。结果表明，稻草秸秆对Cr(VI)的去除是由于还原和吸附作用。通过酒石酸对稻草秸秆的改性发现，羧基对Cr(VI)的去除起主要作用，稻草秸秆对Cr(VI)的吸附容量为3．15mg/g。Rocha等研究了稻草秸秆对几种重金属Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的吸附情况。结果表明，在最佳吸附pH(pH5．0)时，稻草对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+的最大吸附容量为0．128、0．132、0．133、0．110mmol/g。Ding等对稻草秸秆对Cd2+的吸附去除进行了研究。研究结果表明，在pH2．0～6．0下，5min即可达到吸附平衡，吸附容量可达13．9mg/g。Cd2+的吸附去除是由于阳离子交换取代稻草秸秆中的K+、Na+、Mg2+和Ca2+，与C=C、C=O、O－H和羧基等官能团结合。Cui等研究了土壤中稻草秸秆添加对重金属Cu2+、Cd2+的影响。研究结果表明，稻草秸秆的添加，使游离的Cu2+从217nmol/L减少到124nmol/L，Cd2+从16nmol/L减少到12nmol/L，游离态的Cu2+、Cd2+减少是由于稻草秸秆的添加使土壤的pH升高导致。Sharma等对NaOH改性后的稻草秸秆在固定床反应器中对Ni2+的吸附特性进行研究。结果表明，在固定床深为2cm时，75mg/LNi2+溶液进样时，改性后的稻草秸秆对Ni(II)的吸附容量为43mg/L。在采用多种吸附动力学模型进行拟合后，发现托马斯模型最符合其吸附行为。
3稻草秸秆对废水中有机物的去除研究
将稻草在高温条件下热解制备的稻草基活性炭比表面积较大，具有良好的吸附性能。袁敏等研究了200～800℃条件下高温制备的稻草炭的吸附性能。结果表明，800℃的高温改性后的稻草吸附容量提升最大，对环丙氨嗪的最大吸附量可达167084mg/kg，接近于商品活性炭的最大吸附量(177305mg/kg)，是等量稻草秸秆的20．1倍。改性后的稻草对环丙氨嗪的吸附过程符合一级动力学方程。韩彬等对稻草秸秆进行改性，选择(NH4)2HPO4为活化剂，优化了活化温度。结果表明，预氧化处理不仅改变稻草秸秆表面含氧基团的含量，而且影响了其比表面积。700℃下活化制得的改性稻草性能最优，最大吸附容量可达636mg/g。磷酸氢二铵的浸泡不仅可以增加稻草秸秆的热稳定性。还可以明显地增加改性稻草的比表面积，因而提高了改性后稻草基活性炭的吸附性能。改性后的样品具有良好的再生性能，经过4次再生后，对苯酚吸附效率仍能达到85．4%。韩彬等还研究了该改性稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。将活性炭应用于水中的亚甲基蓝和苯酚吸附，活性炭吸附苯酚和亚甲基蓝符合拟二级动力学方程。对苯酚最大的吸附量为187．7mg/g，对亚甲基蓝的最大吸附量为166．35mg/g。研究还表明改性稻草基活性炭对亚甲基蓝的吸附性能受到其比表面积与含氧基团的影响，而且含氧基团量的增多对其吸附亚甲基蓝不利。Gong等采用柠檬酸对稻草秸秆进行高温酯化改性获得新型阳离子吸附剂，研究表明柠檬酸改性后的稻草秸秆对亚甲基蓝的吸附能力大幅上升，由改性前的80．0mg/g提高到270．3mg/g，当改性吸附剂的用量为2．0g/L时，对50～450mg/L的亚甲基蓝去除率均可达98%以上。Gong等采用磷酸对稻草秸秆进行改性后并钠盐化获得新型阳离子型吸附剂，考察了此吸附剂对两种碱性染料(碱性蓝和碱性红)的吸附能力。结果表明，改性后的稻草秸秆吸附剂具有优良的吸附性能，当改性吸附剂的用量为2．0g/L时，对50～350mg/L的两种碱性染料去除率均可达96%以上。刘婷等考察了改性后的稻草秸秆对选矿废水中COD的吸附去除。采用KMnO4氧化及乙二胺胺化对稻草秸秆改性，改性后的稻草秸秆对选矿废水中COD具有明显的吸附去除作用。在pH为6～8，改性稻草用量为4g/L，吸附60min后，对COD吸附去除率可达到98%以上。
4稻草秸秆对其他离子的吸附研究
Cao等研究了季铵盐化改性后的稻草秸秆对硫酸根的吸附动力学。结果表明，其吸附动力学符合拟二级动力学方程。在20min内可达到吸附平衡，吸附活化能为19．3kJ/mol。李俊等研究了以3-氯-2-羟丙基－三甲基氯化铵(CHPTMA)改性后的稻草秸秆对硫代钼酸根离子的吸附去除研究。结果表明，在最佳吸附条件下(固液比为33g/L，吸附时间为30min，吸附温度为20℃)，除钼率可达48%，且稻草秸秆对硫代钼酸根离子的吸附量随料液浓度的上升而增加。
5展望
稻草秸秆吸附剂的开发不仅实现了废物利用，而且对环境保护和可持续发展做出了贡献。国内外研究者对稻草秸秆吸附剂进行了大量的研究，也取得了一定的研究成果，但对稻草秸秆吸附剂的环境污染治理的应用研究仍处于初步阶段，可从以下几方面进一步拓展。(1)对稻草秸秆吸附剂的吸附机理有待于进一步研究。(2)稻草秸秆的改性方式可以进一步多样化，寻找更高效的改性方式将是未来研究的一个方向。(3)稻草秸秆吸附剂不论是对重金属还是有机物去除研究仍处于实验室研究阶段，如何将其在实际现场中应用将成为下一步研究的重点。
作者：杨丹 陈庆国 刘梅 魏榕飞 徐庆达 孙静亚 单位：浙江海洋学院海洋科学与技术学院