針鐵礦及改性針鐵礦對CU（ii）的吸附作用

崔亞飛

摘要：對針鐵礦合成試驗和針鐵礦吸附Cu（Ⅱ）進行了研究。針鐵礦用“酸化法”制得，通過酸堿中和的方式所獲得的針鐵礦是微細針礦。針鐵礦對Cu（Ⅱ）具有強烈吸附作用，吸附率最高可達96%，并且由試驗探究通過何種方法改性的針鐵礦對Cu（Ⅱ）的吸附效果最佳。

關鍵詞：針鐵礦；吸附作用；Cu（Ⅱ）；改性

引言

銅是人體所必需的微量元素，缺銅會導致貧血、腹瀉等疾病，但過量攝入銅亦會產(chǎn)生危害。銅對水生生物危害較大，其毒性大小與形態(tài)有關。銅的主要污染源是電鍍、五金加工、礦山開采、石油化工和化學工業(yè)等部門排放的廢水。隨著工業(yè)的發(fā)展，工廠排放的含銅廢水，廢渣急劇增加，Cu（Ⅱ）排入環(huán)境后不易除去而是在環(huán)境中長期積累，對生物和人體產(chǎn)生毒性作用；同時Cu（Ⅱ）隨著水的遷移，對周圍的土壤及地下水造成嚴重的污染。礦物表面對Cu（Ⅱ）的吸附作用與PH值，溫度，離子強度，吸收時間有關。針鐵礦對Cu（Ⅱ）的吸附效果很好，它對Cu（Ⅱ）的吸附可減輕環(huán)境污染問題。

一、試驗

1.1針鐵礦的制備

將180ml 5mol/L的氫氧化鈉溶液快速滴加到100ml 1mol/L的硝酸鐵溶液中，然后加入去離子水至2L，調節(jié)PH，約為12：放入600（2的烘箱里60h，期間進行慢速振蕩；取出，對形成的黃褐色沉淀進行離心分離過濾，用去離子水沖洗至PH約為7；最后在600（2下再干燥24h，形成的物質即為針鐵礦?；瘜W反應方程為：Fe（OH）3==FeOOH+H20

1.2腐殖酸改性針鐵礦的制備

腐殖酸用黑色生化腐殖酸（商業(yè)用）固體，采用濕包法包覆的方法，將黑色生化腐殖酸（商業(yè)用）固體溶解配置溶液，將其與制備的針鐵礦按正交試驗結果配比，充分混勻，在60℃條件下烘干，形成深褐色晶體，磨碎成粉末，即為腐殖酸改性針鐵礦。

1.3磷酸改性針鐵礦的制備

用合成的針鐵礦配制溶液比為5g/L，背景電解質為0.1moVLNaCl的儲備液，向此儲備液中加一定量磷酸儲備液使最終磷酸根濃度為6×10-4mol/L，振蕩2d后分離，于40℃下烘干，研磨后過160目篩備用。

1.4負載鋁改性針鐵礦的制備

稱取適量的七水硫酸鋁（A13+與Fe2+物質的量比為0.15）溶于一定量去離子水中，將混合液移入四口燒瓶置于恒溫水浴中，溫度恒定在38℃，同時通入氮氣驅趕燒瓶中的空氣。稱取一定量Na2CO3溶于定量去離子水中，將Na2CO3溶液移入混合液中，并以3600r/min的轉速劇烈攪拌，使其充分混合。停止通入氮氣，以2L/min的速度向溶液通入空氣，維持150min，然后停止通入空氣和攪拌。將桔黃色液體洗滌過濾6次，用無水乙醇脫水后置于鼓風干燥箱中，在38℃干燥至質量恒定。研磨干燥固體，過0.149mm篩，制成粉狀吸附劑。

1.5針鐵礦及改性針鐵礦對銅離子的吸附試驗

取適量針鐵礦在25℃下，PH值分別在4～8范圍內進行，針鐵礦質量濃度為5g/L，溶液用量為250ml，含銅溶液初始濃度為5mg/ml。試驗步驟：用0.1mol/LNaOH，0.1 mol/LHCl調整溶液的PH值；將針鐵礦每次加入50ml，直至100ml，或200ml；在震動攪拌機上以180r/min轉至10h后，靜置24h：測定上清液中殘余的Cu2+質量濃度。

分別取適量改性針鐵礦在25℃，PH值為7，針鐵礦質量濃度為5g/L，溶液用量為250ml，含銅溶液初始濃度為5mg/ml條件下進行吸附試驗。試驗步驟：用0.1mol/LNaOH，0.1 mol/LHCl調整溶液的PH值為7；將針鐵礦每次加入50ml，直至100ml，或200ml；在震動攪拌機上以180r/min轉至10h后，靜置24h：測定上清液中殘余的Cu2+質量濃度。

二、試驗結果

2.1針鐵礦吸附Cu2+

試驗表明，針鐵礦對Cu2+的吸附作用隨pH值變化，在6～8范圍內達到最大值96%，且隨著Ph值的升高而穩(wěn)定，詳見圖1。

2.2改性針鐵礦吸附Cu2+

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在預設試驗條件下，負載鋁改性針鐵礦對Cu2+的吸附率為92.62%：磷酸改性針鐵礦對Cu2+的吸附率為88.10%：腐殖酸改性針鐵礦對Cu2+的吸附率為89.65%。對比之下，負載鋁改性針鐵礦對Cu2+的吸附效果最佳。詳見圖2。

三、結果討論

針鐵礦作為鐵元素的一種自然礦物在自然界廣泛存在，對包括Cu2+在內的眾多重金屬具有吸附作用，在實驗室內可以通過“酸化法”制備。針鐵礦對銅離子的吸附作用受pH值影響較大，pH值范圍6～8時，吸附率達到最大。通過對針鐵礦進行改性制備，得到負載鋁改性針鐵礦、磷酸改性針鐵礦、腐殖酸改性針鐵礦。在相同實驗條件下，負載鋁改性針鐵礦對Cu2+的吸附效果最佳。