牡蛎壳应急净水材料的制备及除镉性能研究

作     者：林友隆 张挺 钟玉才 杨丁颖 

作者机构：福建省农村饮水安全中心 福州大学土木工程学院 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2025年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 083204[工学-水产品加工及贮藏工程] 

主　　题：牡蛎壳 改性 净水 吸附 镉 

摘      要：为了应对可能出现的突发性镉污染，针对福建单村供水实际情况，采用农村常见的牡蛎壳（OS）废弃物作为原料，以提高其镉吸附性能为目标，开展OS的改性研究，考察OS粒径、改性剂用量、改性时间和温度等制备条件对牡蛎壳改性材料（APTES-OS）静态除镉性能的影响；同时，为了避免影响出水浊度和材料流失，以及回收再生的应用方便，将APTES-OS成型，考察成型材料的动态除镉性能，为应急过程中的连续运行提供参考。制备条件优化实验结果显示，OS粒径100-120目、改性剂用量0.1 mL/10 g、改性时间8 h、改性温度90 ℃时，APTES-OS最大Cd(II)饱和吸附量可达44.4 mg/g。材料表征结果显示，改性措施使OS的表面更加均匀和紧密，但并未改变OS的方解石晶体结构；同时OS表面出现了N-H特征峰，证明改性材料成功接枝了有助于提高材料对Cd(II)化学吸附的氨基官能团；pH3.25时改性材料表面带负电，易于吸附带正电的Cd(II)。成型改性材料的动态吸附实验显示，进水流速为3.12 mL/min时，其穿透时间可达20 min，饱和吸附时间为336 min；Thomas模型能更好地描述成型材料对Cd(Ⅱ)的动态吸附行为。研究结果表明，OS的改性大大提高了其镉吸附性能，成型改性材料的连续运行效果良好，研究为应对可能出现的镉污染提供了一种潜在净水材料，为应急过程中的连续运行提供了参考，也为牡蛎壳的资源化利用提供了新思路。