双接枝淀粉成批量吸附锌离子的实验研究

李 磊,袁竹青,李佳珂,郝一影,陈 珂

(河南省化工研究所有限责任公司，河南 郑州 450052)

1 成批量吸附实验方法

称取一定量的双变性淀粉吸附剂于250mL锥形瓶中，以移液管准确量取初始浓度为C0的待吸附锌离子溶液100mL(已调节好pH值)注入瓶中，在200r·min-1的恒温振荡器上振荡，吸附平衡后，取出锥形瓶并静置。取少量样品过滤并用离心机离心分离，取上清液，用分光光度计测定残余离子浓度，计算锌离子的平衡吸附量[1]。

1.1 pH值的影响

取浓度为40mg·L-1的锌离子在不同pH(1.0～9.0)条件下进行吸附，绘制pH-平衡吸附量曲线。

1.2 吸附温度的影响

取浓度为40mg·L-1的锌离子溶液，分别在20℃、30℃、40℃条件下进行吸附，绘制温度-平衡吸附量曲线。

1.3 铜离子浓度的影响

取浓度分别为10～40mg·L-1的锌离子在相同温度、相同pH条件下进行吸附，绘制锌离子浓度-吸附量曲线。

2 结果与讨论

2.1 吸附过程中pH的影响

图1是吸附过程中pH值对锌离子平衡吸附量的影响。由图1可看出，酸性条件下的吸附量很低，因为氢离子和带正电荷的重金属离子相互排斥[2]。pH升高，金属离子的去除率升高，可能的原因是随pH升高，竞争性离子(如H+和其它正电荷)的浓度下降，正电荷浓度降低，对吸附的重金属离子的排斥力降低。但pH过高会生成氢氧化物沉淀，使离子的吸附率下降。因此确定锌离子吸附的最佳pH为7。静态吸附测得的最佳pH也适用于动态吸附。

2.2 吸附过程中温度的影响

图2是温度对平衡吸附量的影响。达到最大吸附量前，是由物理吸附到化学吸附的过渡区域，这时两种吸附状态共存。由于温度不够高，化学吸附不够快，所以不是平衡结果。另外，因为化学吸附需要活化能，故升高温度对化学吸附有利，即随着温度升高，吸附容量增大。当达到吸附最高点时，化学吸附达到平衡，又因为吸附是放热过程，所以随着温度升高，吸附容量反而下降。故吸附过程存在一个最佳温度 30℃[3]。

2.3 不同锌离子浓度的吸附曲线

5种不同浓度锌离子的吸附曲线见图3。吸附速率常数、平衡吸附量、平衡时间列于表1。由图3可知，离子浓度不大时，最佳吸附时间与离子浓度无关。把吸附时间定为2h，既可以保证离子浓度较高时溶液的充分吸附，对较低浓度的溶液，此时的吸附容量与达到最大吸附容量时的偏差也小。

图3 5种不同浓度锌离子的吸附曲线(10～50mg·L-1)

3 小结

由实验结果可知，达到最佳吸附效果的工艺条件为：pH值为7，温度为30℃，不同浓度的锌离子达到吸附平衡的时间为120min。在废水处理中，用双接枝淀粉对重金属离子进行成批量吸附时，可参考这个工艺参数。

表1 不同离子浓度的吸附速率常数比较