不同条件下煅烧贝壳粉对重金属铅的吸附

徐 蕊 赵龙梅 马翠欣 赵 璇

（大连民族大学环境与资源学院 辽宁·大连 116600）

0 前言

铅（Pb）是一种极具生物毒性的常见重金属，其若在人体内大量积累易导致各种疾病产生。目前，吸附法因其具有高效、简便、选择性好等优点而被广泛应用于重金属污染废水的处理。相比于传统吸附法，生物质吸附法具有成本低、去除重金属离子的效率高、操作简单、无二次污染等优点。非常适合应用于水体重金属的治理。贝壳粉作为生物质材料之一，因其疏松多孔且比表面积大，且吸附机理囊括化学吸附、物理吸附、离子交换吸附三大类，完全可以作为重金属吸附剂。贝类资源利用效率低，其处置方式就是简单的堆存和填埋，因此，将这些贝壳制备成贝壳粉吸附剂，既可治理水体中重金属污染，又能解决贝壳胡乱堆砌造成的污染问题。目前，利用贝壳粉去除水中重金属污染已引起世界各国学者的广泛关注。本文将利用煅烧沙蚬子壳粉对水中铅进行吸附去除研究。

1 材料与方法

实验用贝壳为沙蚬子壳，处理方式如图1所示

图1：煅烧贝壳粉流程图

从中国大连市开发区海鲜市场收集沙蚬子，洗净去肉，然后用自来水及蒸馏水反复洗涤数次，在晒干后将沙蚬子壳敲碎为块，利用粉碎机将其粉碎10分钟成颗粒、粉状，之后在马弗炉中以15℃/分钟的加热速率煅烧，并在同一温度下保持2小时，用蒸馏水反复洗涤，在烘箱中干燥24小时，取出，在玛瑙研钵中研磨，用蒸馏水冲洗，在烘箱中干燥过夜，将所得材料过100目筛网，储存以供进一步使用。实验将考察不同煅烧温度、溶液pH、Pb初始浓度、反应时间等因素对Pb去除效率的影响。

煅烧贝壳粉对铅的吸附性能可以用去除率表达，公式如下

式中：Ce(mg/L)为平衡时铅离子浓度；C0(mg/L)为溶液初始浓度。

2 结果与讨论

2.1 煅烧温度对吸附的影响

图2说明，相同初始浓度相同贝壳粉投加量，600℃下煅烧的贝壳粉去除率只有6%，750℃达到25%，而900℃去除率为98%。鉴于900℃下煅烧的贝壳粉对水体中铅离子的去除效率是750℃及600℃下煅烧的贝壳粉的16和4倍，因而选择900℃下煅烧的贝壳粉作为后续实验中的吸附剂。

图2：不同煅烧温度下贝壳粉对去除效率的影响

2.2 起始浓度对吸附的影响

如图3所示，仅投加20mg900℃煅烧贝壳粉对起始浓度低于400 mg/l溶液去除效果显著，去除率基本能维持在90%以上，可见煅烧贝壳粉对水体中低浓度铅离子有着良好的效去除果。

图3：溶液初始浓度对去除率的影响

2.3 pH对吸附的影响

图4中表明在pH大于5后，去除效率随pH增大而快速提高，当pH大于8号，总体降解效率接近100%，说明在碱性环境下去除效果更为明显。

图4：初始pH对去除率的影响

2.4 Pb2+浓度与接触时间对去除率的影响

如图5所示，随着贝壳粉与溶液接触时间的延长，前10min去除效率迅速攀升，30min后达到饱和吸附平衡，去除效率随着浓度的增大而减小。

图5：Pb2+浓度与接触时间对去除率的影响

3 结论

本实验得到主要实验结论如下：

（1）煅烧温度越高，贝壳粉对重金属降解效果越好。

（2）煅烧贝壳粉对铅离子的吸附是强烈依赖溶液pH，贝壳粉投加量一定的情况下，随着溶液初始浓度的增加，铅离子的去除效率不断降低。

（3）煅烧贝壳粉对水体中铅离子的吸附性能良好，且在投加量小的情况下对相对高浓度溶液的具有较高的去除效率。