改性柚子皮粉末對廢水中銅離子的吸附研究

陳杰（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心山西總隊，山西 太原 030031）

改性柚子皮粉末對廢水中銅離子的吸附研究

陳杰（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心山西總隊，山西 太原 030031）

本文用無水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末對含重金屬銅離子的廢水進行了吸附研究，考察了吸附劑用量、Cu2+初始濃度、吸附時間、體系pH對吸附能力的影響，并進行了循環(huán)使用試驗。結果表明：改性柚子皮粉末吸附性能較好，最佳實驗條件下，去除率達到93.2%，吸附量為28.4mg/g，循環(huán)使用兩次，去除率仍可達70.2%。

柚子皮；銅離子；吸附

隨著工業(yè)化進程加快，人類生活品質提升，皮革、印染、采掘、冶煉等工業(yè)取得了極大的發(fā)展，含有各類重金屬離子的廢水也被大量排入自然水體之中，對生態(tài)環(huán)境和人類健康構成的威脅越來越大。生物吸附法是近年來新興的一種廢水處理方法，利用廉價易得的農林廢棄物如橘子皮、柚子皮、花生殼、樟樹葉等為原料制備的吸附劑處理工業(yè)廢水中的重金屬離子，具有工藝簡單、去除效果好等優(yōu)點，在廢水處理領域得到了廣泛應用，也成為學術界研究的熱點。本文以柚子皮為原料，利用無水乙醇-NaOH進行改性，用于模擬廢水中Cu2+的吸附實驗，旨在提升柚子皮的吸附性能，促進其在重金屬廢水處理中的應用。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

無水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末：將新鮮的柚子皮去除外表黃皮，切塊，洗滌，于80℃下烘干，研碎，過60目篩。取100g過篩的柚子皮粉末置于500mL燒杯中，加入200mL無水乙醇和200mL 0.1mol/L的NaOH溶液，磁力攪拌1d，抽濾，蒸餾水洗滌至中性，再次烘干，研碎，過篩得到成品。

Cu2+模擬廢水：由硫酸銅加蒸餾水配置，濃度為1g/L。實驗試劑硫酸銅、無水乙醇、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2 分析儀器

ContrAA 700原子吸收分光光度計；pH S-29A型酸度計；FA2004B型電子天平。

1.3 實驗方法

取100mL模擬廢水于250mL錐形瓶中，加入一定量的吸附劑，用HCl和NaOH調節(jié)pH，室溫下超聲震蕩一定時間，離心，過濾，取上清液用原子吸收分光光度計測定，計算去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

式中，c0、ce分別為Cu2+初始濃度和平衡濃度，V為溶液體積，m為吸附劑質量。

2 結果與討論

2.1 吸附劑用量的影響

在Cu2+初始濃度50mg/L、吸附時間20min、體系pH為7的條件下，吸附劑用量分別為1～10g，考察其對吸附能力的影響。結果顯示，當吸附劑用量從1g增加至5g時，去除率從25.8%上升至57.3%，這是由于吸附劑增加，吸附基團增加，吸附表面積增大，而當吸附劑用量超過5g時，去除率增加不太顯著，吸附量反而下降，這是因為體系中吸附質總量固定，達到吸附平衡后，繼續(xù)增加吸附劑會使得單位吸附劑去除Cu2+的效率下降。

2.2 Cu2+初始濃度的影響

在吸附劑用量5g、吸附時間20min、體系pH為7的條件下，Cu2+初始濃度分別為10～100mg/L，考察其對吸附能力的影響。結果顯示，當初始濃度超過30mg/L時，去除率即呈現下降趨勢，這是由于吸附劑的吸附位點數量一定，增加Cu2+初始濃度使得吸附量不斷增加，達到飽和后制約了吸附繼續(xù)進行，導致去除率下降。

2.3 吸附時間的影響

在吸附劑用量5g、Cu2+初始濃度30mg/L、體系pH為7的條件下，吸附時間分別為10～100min，考察其對吸附能力的影響。結果顯示，吸附40min后，Cu2+去除率為81.6%，吸附量為25.6mg/g，此后隨著吸附時間延長，去除率和吸附量變化并不明顯，說明吸附40min該吸附反應已達飽和。

2.4 體系PH的影響

在吸附劑用量5g、Cu2+初始濃度30mg/L、吸附時間40min的條件下，體系pH分別為1～10，考察其對吸附能力的影響。結果顯示，當pH小于6時，去除率隨著pH值增大而增加，這是由于酸性體系中H+和Cu2+存在競爭吸附，當pH值大于6后，pH值繼續(xù)增大，去除率反而下降，這是由于隨著體系中OH-增加，與Cu2+形成沉淀，不利于吸附的進行，因此，pH=6為吸附效果最好。

2.5 循環(huán)使用測試

稱取10g吸附劑，加入200mL模擬廢水中，在最佳實驗條件下震蕩吸附40min，第一次測得去除率為93.2%，吸附量為28.4mg/g，將吸附體系溶液中的混合物抽濾、烘干，稱量得8.2g。重復上述試驗，第二次測得去除率為70.2%，吸附量為15.3mg/g，烘干得混合物11.4g。再次重復試驗，第三次測得去除率為47.7%，吸附量為9.3mg/g。由此可見，該吸附劑循環(huán)使用三次后，去除率和吸附量都明顯下降。

3 結語

（1）Cu2+初始濃度30mg/L、吸附劑用量5g、吸附時間40min、體系pH為6.0的條件下，無水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末吸附廢水中Cu2+的效果最好，去除率達到93.2%，吸附量為28.4mg/g。

（2）無水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末吸附劑循環(huán)利用兩次后，部分成分失活，再次使用吸附效果會明顯降低，其最佳使用次數為兩次。

[1]周暉,韓香云.柚子皮吸附廢水中重金屬的研究[J].污染防治技術,2013,26(2):11-15.

[2]張穎,梁彥秋.柚子皮粉末對銅離子的吸附[J].遼寧化工, 2015,44(2):116-118.

陳杰（1989-），男，山西晉中人，助理工程師，研究方向：分析化學