花生殼及其炭黑對Cu2+的吸附研究

王昱月+陳金光

治理廢水中重金屬的方法很多，其中利用農業(yè)廢棄物作為吸附材料治理水中的重金屬受到了廣泛的關注。在我國，花生殼主要作為燃料或當作廢渣棄去，造成自然資源的極大浪費。如果能夠將廢棄的農業(yè)資源利用起來以廢治廢，勢必會取得良好的環(huán)保和經濟效益。國內外也對此進行了研究，范建鳳等對玉米芯對水中鎳離子吸附的效果進行了研究，結果表明在溫度為35 ℃，初始濃度為10 mg/L，pH值約為6，吸附時間為2.5 h，玉米芯用量為0.1 g的條件下，玉米芯對Ni2+的吸附容量達到了1.6 mg/g以上。本文將對利用花生殼及其炭黑做為吸附劑吸附溶液中的Cu2+進行研究，并探討吸附時間、pH值、吸附劑用量等因素對吸附效果的影響。

實驗儀器和材料

儀器和設備。pHS-10型便攜式智能酸度計，微波消解儀（MILETONE），高速萬能粉碎機（FW100型），108目分樣篩；電子天平，馬弗爐，Z-5000型塞曼原子吸收分光光度計，DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱，恒溫搖床。

花生殼及其炭黑材料的制備。用去離子水將花生殼洗凈，將其放入烘箱中，經8 h烘干后取出。冷卻后將其粉碎成均勻粉末，再用108目分樣篩分樣，密封保存。把經過處理的花生殼樣品置于坩堝中，裝滿后加蓋，置于馬弗爐中熱解，升溫到750 ℃加熱1 h。冷卻后用1 mol/L的鹽酸在搖床上震蕩6 h，過濾，去離子水沖洗直至濾液為中性，放入105 ℃烘箱中烘干取出備用。

結果與討論

吸附時間的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及炭黑（各9份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，然后置于恒溫搖床（設置條件：25 ℃，150 r/min），分別在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h時取出一瓶，過濾后對濃度進行測量發(fā)現(xiàn)花生殼及其炭黑的吸附量隨時間增加而增大，吸附時間超過8小時后，吸附量的增加速度驟然減小。所以，選擇吸附時間8 h進行后續(xù)實驗。

PH值的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及其炭黑（各6份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，用1 mol/l的HCl和NaOH將溶液的pH調節(jié)為1、2、3、4、5、6（在pH大于7時有沉淀產生，不適于固液的分離，所以不做研究），而后置于恒溫搖床（條件同上），在最佳吸附時間8h后取出，過濾后測量濃度。通過觀察數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)強酸條件下花生殼及其炭黑的吸附能力很弱，在弱酸的條件下吸附效果較好，且在pH值為6時吸附量最大，所以選擇最佳pH為6。

投加量的影響。分別稱取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生殼粉末及其炭黑，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調節(jié)為最佳pH 6，而后置于恒溫搖床（條件同上），在最佳吸附時間8 h后取出，過濾后適當稀釋，測量濃度。花生殼的吸附量為22、48、57、59、65、67 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為89、99、100、100、100、100 mg/g。

從吸附量可以看出，花生殼粉末在投加量為0.80 g時吸附基本達到飽和，因此選擇0.80 g作為最佳投加量；花生殼炭黑在投加量為0.20 g的時達到了99 %的吸附率，因此選擇0.20 g作為最佳投加量。

溫度的影響。稱取花生殼粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的錐形瓶，倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調節(jié)為最佳pH 6，置于恒溫搖床（分別設置溫度為15 ℃、25 ℃、40 ℃，轉速150 r/min），在最佳吸附時間8 h后取出，過濾后測量濃度?；ㄉ鷼さ奈搅繛?1.07、11.25、11.25 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為55.80、55.90、56.90 mg/g。

可以看出，這個溫度區(qū)間對花生殼及其炭黑吸附銅離子的影響不大。所以選擇25 ℃做為花生殼以及其炭黑的最佳吸附溫度。

以花生殼及花生殼為原料制成的炭黑吸附質量濃度為100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附條件分別為：吸附時間均為8 h，pH為6，投加量分別為0.80 g以及0.20 g，溫度均為25 ℃。endprint