改性柚子皮粉末对废水中铜离子的吸附研究

2017-07-12陈杰中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队山西太原030031

化工管理 2017年11期

陈杰（中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队，山西太原 030031）

改性柚子皮粉末对废水中铜离子的吸附研究

陈杰（中国建筑材料工业地质勘查中心山西总队，山西太原 030031）

本文用无水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末对含重金属铜离子的废水进行了吸附研究，考察了吸附剂用量、Cu2+初始浓度、吸附时间、体系pH对吸附能力的影响，并进行了循环使用试验。结果表明：改性柚子皮粉末吸附性能较好，最佳实验条件下，去除率达到93.2%，吸附量为28.4mg/g，循环使用两次，去除率仍可达70.2%。

柚子皮；铜离子；吸附

随着工业化进程加快，人类生活品质提升，皮革、印染、采掘、冶炼等工业取得了极大的发展，含有各类重金属离子的废水也被大量排入自然水体之中，对生态环境和人类健康构成的威胁越来越大。生物吸附法是近年来新兴的一种废水处理方法，利用廉价易得的农林废弃物如橘子皮、柚子皮、花生壳、樟树叶等为原料制备的吸附剂处理工业废水中的重金属离子，具有工艺简单、去除效果好等优点，在废水处理领域得到了广泛应用，也成为学术界研究的热点。本文以柚子皮为原料，利用无水乙醇-NaOH进行改性，用于模拟废水中Cu2+的吸附实验，旨在提升柚子皮的吸附性能，促进其在重金属废水处理中的应用。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

无水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末：将新鲜的柚子皮去除外表黄皮，切块，洗涤，于80℃下烘干，研碎，过60目筛。取100g过筛的柚子皮粉末置于500mL烧杯中，加入200mL无水乙醇和200mL 0.1mol/L的NaOH溶液，磁力搅拌1d，抽滤，蒸馏水洗涤至中性，再次烘干，研碎，过筛得到成品。

Cu2+模拟废水：由硫酸铜加蒸馏水配置，浓度为1g/L。实验试剂硫酸铜、无水乙醇、氢氧化钠等均为分析纯。

1.2 分析仪器

ContrAA 700原子吸收分光光度计；pH S-29A型酸度计；FA2004B型电子天平。

1.3 实验方法

取100mL模拟废水于250mL锥形瓶中，加入一定量的吸附剂，用HCl和NaOH调节pH，室温下超声震荡一定时间，离心，过滤，取上清液用原子吸收分光光度计测定，计算去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

式中，c0、ce分别为Cu2+初始浓度和平衡浓度，V为溶液体积，m为吸附剂质量。

2 结果与讨论

2.1 吸附剂用量的影响

在Cu2+初始浓度50mg/L、吸附时间20min、体系pH为7的条件下，吸附剂用量分别为1～10g，考察其对吸附能力的影响。结果显示，当吸附剂用量从1g增加至5g时，去除率从25.8%上升至57.3%，这是由于吸附剂增加，吸附基团增加，吸附表面积增大，而当吸附剂用量超过5g时，去除率增加不太显著，吸附量反而下降，这是因为体系中吸附质总量固定，达到吸附平衡后，继续增加吸附剂会使得单位吸附剂去除Cu2+的效率下降。

2.2 Cu2+初始浓度的影响

在吸附剂用量5g、吸附时间20min、体系pH为7的条件下，Cu2+初始浓度分别为10～100mg/L，考察其对吸附能力的影响。结果显示，当初始浓度超过30mg/L时，去除率即呈现下降趋势，这是由于吸附剂的吸附位点数量一定，增加Cu2+初始浓度使得吸附量不断增加，达到饱和后制约了吸附继续进行，导致去除率下降。

2.3 吸附时间的影响

在吸附剂用量5g、Cu2+初始浓度30mg/L、体系pH为7的条件下，吸附时间分别为10～100min，考察其对吸附能力的影响。结果显示，吸附40min后，Cu2+去除率为81.6%，吸附量为25.6mg/g，此后随着吸附时间延长，去除率和吸附量变化并不明显，说明吸附40min该吸附反应已达饱和。

2.4 体系PH的影响

在吸附剂用量5g、Cu2+初始浓度30mg/L、吸附时间40min的条件下，体系pH分别为1～10，考察其对吸附能力的影响。结果显示，当pH小于6时，去除率随着pH值增大而增加，这是由于酸性体系中H+和Cu2+存在竞争吸附，当pH值大于6后，pH值继续增大，去除率反而下降，这是由于随着体系中OH-增加，与Cu2+形成沉淀，不利于吸附的进行，因此，pH=6为吸附效果最好。

2.5 循环使用测试

称取10g吸附剂，加入200mL模拟废水中，在最佳实验条件下震荡吸附40min，第一次测得去除率为93.2%，吸附量为28.4mg/g，将吸附体系溶液中的混合物抽滤、烘干，称量得8.2g。重复上述试验，第二次测得去除率为70.2%，吸附量为15.3mg/g，烘干得混合物11.4g。再次重复试验，第三次测得去除率为47.7%，吸附量为9.3mg/g。由此可见，该吸附剂循环使用三次后，去除率和吸附量都明显下降。