黑面包實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)廢水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 陽(yáng)志高

黑面包實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)廢水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 陽(yáng)志高

將黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物處理后用于鉛離子的吸附實(shí)驗(yàn)，探討鉛離子的初始濃度、吸附劑用量、溶液pH值對(duì)吸附鉛離子的影響，并進(jìn)行鉛離子脫附實(shí)驗(yàn)，考察黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物的再生能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物可以有效去除溶液中的鉛離子。

黑面包；實(shí)驗(yàn)；鉛離子

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.01.136

1 前言

含鉛離子的工業(yè)廢水主要來(lái)源于機(jī)械加工、礦山開采、鋼鐵及有色金屬冶煉和鉻黃顏料等，每年的排放量極大，對(duì)環(huán)境和人體造成嚴(yán)重的威脅。國(guó)內(nèi)外利用各種多孔材料吸附鉛離子的研究不在少數(shù)。在此之前，對(duì)人教版必修一教材中黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄產(chǎn)物展開研究[1]，蔗糖經(jīng)過(guò)濃硫酸炭化后形成多空的海綿狀炭，并引入磺酸基團(tuán)。本文將黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物處理后用于鉛離子的吸附實(shí)驗(yàn)，取得較為滿意的結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)用品移液管、容量瓶、錐形瓶、注射器、精密微型電子分析天平、磁力攪拌恒溫水浴鍋、原子吸收分光光度計(jì)、硝酸鉛、黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物。

黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物預(yù)處理將黑面包實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物用去離子水充分洗滌，至洗滌液中檢測(cè)不到硫酸根離子止；加去離子水煮沸2 h，中間換水一次，以充分除去吸附的硫酸分子和其他可溶性物質(zhì)；過(guò)濾，80 ℃條件下干燥12 h。

吸附實(shí)驗(yàn)

1）系列濃度鉛離子（Pb2+）標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.800 g硝酸鉛于500 mL燒杯中，加入適量去離子水?dāng)嚢枞芙猓D(zhuǎn)至1 L容量瓶中加水定容，搖勻，得到500 mg· L-1Pb2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液；準(zhǔn)確移取25.00 mL 500 mg·L-1Pb2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液于250 mL容量瓶中，加入去離子水定容，搖勻，得到50 mg·L-1Pb2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2）吸附時(shí)間的影響：準(zhǔn)確稱取0.8 g黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物于250 mL錐形瓶，加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，常溫下攪拌，在吸附時(shí)間達(dá)到1、2、3、5、7、9小時(shí)，分別于上層清液取樣測(cè)定鉛離子濃度，計(jì)算吸附量qt和除鉛率￡；溶液中鉛離子濃度用原子吸收火焰法測(cè)定。吸附量qt和除鉛率￡的計(jì)算公式如式（1.1）和式（1.2）：

式中，qt——t時(shí)刻吸附量（mg/g）；V——溶液體積（L）；C0——吸附前鉛離子的濃度（mg·L-1）；Ct——t時(shí)刻鉛離子的濃度（mg·L-1）；W——黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物的質(zhì)量（g）；￡——除鉛率（%）。

3）吸附劑用量的影響：準(zhǔn)確稱取0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物分別放置于4個(gè)250 mL錐形瓶中，分別加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液，室溫下攪拌；在吸附時(shí)間達(dá)到10、20、30、40、50、60、120、180分鐘，分別于上層清液取樣測(cè)定Pb2+濃度，計(jì)算吸附量qt和除鉛率￡。

4）pH值的影響：準(zhǔn)確量取4份50 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液分別加入4個(gè)潔凈的錐形瓶，使用鹽酸和燒堿調(diào)節(jié)溶液pH值，pH值分別為2.5、3.5、4.5、5.5；再分別加入0.2 g黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物，吸附時(shí)間達(dá)到10、60分鐘，分別于上清液取樣測(cè)定鉛離子濃度，計(jì)算吸附量qt和除鉛率￡。

3 結(jié)果與討論

吸附時(shí)間的影響實(shí)驗(yàn)探究了黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物對(duì)Pb2+吸附達(dá)到平衡所需時(shí)間，以0.8 g黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物為吸附劑，于250 mL錐形瓶中加入200 mL 50 mg?L-1Pb2+溶液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物鉛離子的吸附非常迅速，在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的10～20 min內(nèi)，溶液中鉛離子的濃度僅僅在比較微小的范圍內(nèi)波動(dòng)，說(shuō)明已達(dá)到吸附平衡。

表1 吸附時(shí)間對(duì)除鉛率和吸附量的影響

吸附劑用量的影響為了確定最佳吸附劑用量，在相同的吸附時(shí)間內(nèi)（10 min），在分別研究了0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物對(duì)200 mL 50 mg·L-1鉛離子溶液中鉛離子的吸附效果，吸附結(jié)果如表2所示：隨著吸附劑用量的增大，除鉛率增大，而吸附量降低。實(shí)驗(yàn)條件下鉛離子最大脫除率達(dá)97.28%，黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物的最大吸附量為17.38 mg/g；在保證較佳的鉛離子脫除率的條件下，選擇吸附劑用量為0.8 g為適宜的吸附劑投入量。

表2 黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物除鉛率和吸附量結(jié)果

pH值對(duì)吸附的影響為確定黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物對(duì)鉛離子吸附的最佳pH，實(shí)驗(yàn)中使用氫氧化鈉溶液和鹽酸調(diào)節(jié)pH值，由于鉛離子在pH值達(dá)到6時(shí)開始發(fā)生沉淀，故實(shí)驗(yàn)設(shè)定pH值為2.5、3.5、4.5、5.5；不同pH值條件下黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物對(duì)鉛離子的吸附效果如表3所示：pH值過(guò)低時(shí)，由于存在大量氫離子，與鉛離子形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，導(dǎo)致除鉛率大幅下降；pH值增大時(shí)，除鉛率呈上升趨勢(shì)，黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物對(duì)鉛離子吸附的最佳pH值在4.5～5.5之間。

表3 pH值對(duì)黑面包實(shí)驗(yàn)炭產(chǎn)物除鉛率的影響

4 結(jié)語(yǔ)

將黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物用于研究廢水中鉛離子的吸附實(shí)驗(yàn)，取得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；對(duì)演示實(shí)驗(yàn)廢棄物的二次利用，不僅體現(xiàn)了綠色環(huán)保的新型化學(xué)理念，更重要的是通過(guò)創(chuàng)造問(wèn)題并解決問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)對(duì)農(nóng)村中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有指導(dǎo)性的意義。

[1]陽(yáng)志高,易富饒,隆坤明,等.黑面包實(shí)驗(yàn)廢棄物催化乙酸乙酯合成的探究[J].化學(xué)教與學(xué).2011(1):72-73.

G633.8

B

1671-489X(2016)01-0136-02

作者：戴莛洋、陽(yáng)志高，寧鄉(xiāng)縣第一高級(jí)中學(xué)教師，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向?yàn)橛袡C(jī)催化（410660）。