王昱月+陳金光
治理廢水中重金屬的方法很多,其中利用農業(yè)廢棄物作為吸附材料治理水中的重金屬受到了廣泛的關注。在我國,花生殼主要作為燃料或當作廢渣棄去,造成自然資源的極大浪費。如果能夠將廢棄的農業(yè)資源利用起來以廢治廢,勢必會取得良好的環(huán)保和經濟效益。國內外也對此進行了研究,范建鳳等對玉米芯對水中鎳離子吸附的效果進行了研究,結果表明在溫度為35 ℃,初始濃度為10 mg/L,pH值約為6,吸附時間為2.5 h,玉米芯用量為0.1 g的條件下,玉米芯對Ni2+的吸附容量達到了1.6 mg/g以上。本文將對利用花生殼及其炭黑做為吸附劑吸附溶液中的Cu2+進行研究,并探討吸附時間、pH值、吸附劑用量等因素對吸附效果的影響。
實驗儀器和材料
儀器和設備。pHS-10型便攜式智能酸度計,微波消解儀(MILETONE),高速萬能粉碎機(FW100型),108目分樣篩;電子天平,馬弗爐,Z-5000型塞曼原子吸收分光光度計,DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱,恒溫搖床。
花生殼及其炭黑材料的制備。用去離子水將花生殼洗凈,將其放入烘箱中,經8 h烘干后取出。冷卻后將其粉碎成均勻粉末,再用108目分樣篩分樣,密封保存。把經過處理的花生殼樣品置于坩堝中,裝滿后加蓋,置于馬弗爐中熱解,升溫到750 ℃加熱1 h。冷卻后用1 mol/L的鹽酸在搖床上震蕩6 h,過濾,去離子水沖洗直至濾液為中性,放入105 ℃烘箱中烘干取出備用。
結果與討論
吸附時間的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及炭黑(各9份)分別置于干燥的錐形瓶中,再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液,然后置于恒溫搖床(設置條件:25 ℃,150 r/min),分別在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h時取出一瓶,過濾后對濃度進行測量發(fā)現(xiàn)花生殼及其炭黑的吸附量隨時間增加而增大,吸附時間超過8小時后,吸附量的增加速度驟然減小。所以,選擇吸附時間8 h進行后續(xù)實驗。
PH值的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及其炭黑(各6份)分別置于干燥的錐形瓶中,再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液,用1 mol/l的HCl和NaOH將溶液的pH調節(jié)為1、2、3、4、5、6(在pH大于7時有沉淀產生,不適于固液的分離,所以不做研究),而后置于恒溫搖床(條件同上),在最佳吸附時間8h后取出,過濾后測量濃度。通過觀察數(shù)據(jù),可以發(fā)現(xiàn)強酸條件下花生殼及其炭黑的吸附能力很弱,在弱酸的條件下吸附效果較好,且在pH值為6時吸附量最大,所以選擇最佳pH為6。
投加量的影響。分別稱取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生殼粉末及其炭黑,再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液,再將溶液調節(jié)為最佳pH 6,而后置于恒溫搖床(條件同上),在最佳吸附時間8 h后取出,過濾后適當稀釋,測量濃度。花生殼的吸附量為22、48、57、59、65、67 mg/g,花生殼炭黑的吸附量為89、99、100、100、100、100 mg/g。
從吸附量可以看出,花生殼粉末在投加量為0.80 g時吸附基本達到飽和,因此選擇0.80 g作為最佳投加量;花生殼炭黑在投加量為0.20 g的時達到了99 %的吸附率,因此選擇0.20 g作為最佳投加量。
溫度的影響。稱取花生殼粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的錐形瓶,倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液,再將溶液調節(jié)為最佳pH 6,置于恒溫搖床(分別設置溫度為15 ℃、25 ℃、40 ℃,轉速150 r/min),在最佳吸附時間8 h后取出,過濾后測量濃度?;ㄉ鷼さ奈搅繛?1.07、11.25、11.25 mg/g,花生殼炭黑的吸附量為55.80、55.90、56.90 mg/g。
可以看出,這個溫度區(qū)間對花生殼及其炭黑吸附銅離子的影響不大。所以選擇25 ℃做為花生殼以及其炭黑的最佳吸附溫度。
以花生殼及花生殼為原料制成的炭黑吸附質量濃度為100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附條件分別為:吸附時間均為8 h,pH為6,投加量分別為0.80 g以及0.20 g,溫度均為25 ℃。endprint