基于TCAS吸附樹脂對(duì)重金屬的吸附去除研究

陳霞

摘 要：為了研究TCAS吸附樹脂對(duì)于重金屬的吸附去除作用，筆者進(jìn)行了對(duì)重金屬的吸附去除實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)觀察，從溫度、TCAS吸附樹脂的用量，3pH值的影響、吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)、TCAS吸附樹脂吸再生及附機(jī)理等方面進(jìn)行研究，進(jìn)一步分析了TCAS吸附樹脂對(duì)于重金屬的吸附去除作用。希望通過此結(jié)論對(duì)相關(guān)研究帶來一定的幫助。

關(guān)鍵詞：TCAS吸附樹脂；重金屬；去除效果

引言

現(xiàn)如今國家工業(yè)不斷發(fā)展，而重金屬對(duì)于水體的污染越來越高，這都會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)和身體安全帶來不利的影響。目前在污水凈化方面，可以考慮應(yīng)用TCAS吸附樹脂，因?yàn)槠鋵?duì)于重金屬具有一定的吸附去除作用，可以有效的清潔水中的重金屬成分。那么筆者就通過具體的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證TCAS吸附樹脂的吸附去除效果。

1.實(shí)驗(yàn)部分

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，要先準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料與儀器。本實(shí)驗(yàn)以重金屬為主，研究TCAS吸附樹脂對(duì)其的吸附去除作用。首先要準(zhǔn)備出濃度為1000mg·的儲(chǔ)備液，在具體實(shí)驗(yàn)過程中要對(duì)其進(jìn)行稀釋，還要準(zhǔn)備陰離子交換樹酯，配置一定1mol·HCl溶液和 1mol·NaOH的溶液[1]。實(shí)驗(yàn)用水主要為離子水，實(shí)驗(yàn)主要器材有原子吸收分光光度計(jì)、紫外可見分光光度計(jì)、恒溫水浴振蕩器等。在進(jìn)行TCAS吸附樹脂制備時(shí)，首先選擇二苯醚作為溶劑，加入S粉及叔丁基酚，并進(jìn)行攪拌和加熱，再加入濃硫酸，得到磺化硫雜杯芳烴。之后用蒸餾水清洗，再將其浸泡在NaOH溶液四小時(shí)后，清洗烘干，最后與TCAS水溶液混合，就可以得到TCAS吸附樹脂。制備結(jié)束就可以開始吸附試驗(yàn)，具體要在容器中加入0.5 gTCAS吸附樹脂和10mL的，然后進(jìn)行振蕩操作，之后對(duì)溶液進(jìn)行過濾，并用酸度計(jì)和原子吸收法分析計(jì)算出的去除效果。

2.結(jié)果與分析1300

2.1溫度對(duì)重金屬去除效果的影響

通過實(shí)驗(yàn)觀察可知，溫度是可以影響重金屬去除效果的，在溫度為10℃時(shí)，吸附平衡時(shí)間達(dá)到30秒，而溫度上升到20℃后，時(shí)間延長到60秒，在這一階段，吸附率都達(dá)到了99%左右。當(dāng)繼續(xù)將溫度升高時(shí)，吸附率則下降，30℃就降到95%左右?？梢姡?dāng)溫度升高時(shí)，的脫附速率提升，吸附時(shí)間加長，吸附去除效果下降，并且在0-30℃期間，這種吸附差異是較為明顯的。所以研究表明，溫度越低，越利于TCAS吸附樹脂對(duì)于重金屬的吸附。

2.2TCAS吸附樹脂用量的影響

為了研究TCAS吸附樹脂用量是否對(duì)吸附效果產(chǎn)生影響，筆者改變了在溶液中的樹脂量，從而進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)分被在10mL溶液中投放了0.05、0.1、0.2-0.6的用量。在實(shí)驗(yàn)中，用量為0.05-0.5之間時(shí)，用量越大，重金屬去除效果越好，尤其是在用量為0.5時(shí)，吸附率可達(dá)到99%，已將趨于平衡，所以0.5以上的量則變化不明顯。

2.3pH值對(duì)重金屬去除效果的影響

為了驗(yàn)證pH值是否會(huì)對(duì)重金屬去除效果產(chǎn)生影響，實(shí)驗(yàn)使用酸度計(jì)對(duì)pH之進(jìn)行測試。該實(shí)驗(yàn)的pH值處于5-9范圍中，溶液為偏弱堿性或中性時(shí)，TCAS吸附樹脂的吸附效果提升，幾乎達(dá)到百分百的去除率，pH值到9時(shí)，溶液中出現(xiàn)沉淀物質(zhì)。但是當(dāng)pH值下降，溶液為酸性時(shí)，吸附效果明顯下降，pH值5時(shí)，吸附率已經(jīng)降到40%左右，因此pH值越低，去除效果越差?？梢娫谒嵝匀芤豪铮琓CAS吸附樹脂的吸附效果會(huì)大打折扣。

2.4吸附等溫線

該實(shí)驗(yàn)還準(zhǔn)備了不同濃度的溶液，主要在恒溫條件下研究TCAS吸附樹脂的吸附效果，得到了實(shí)驗(yàn)相關(guān)吸附等溫線。具體先對(duì)濃度小的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后在提升濃度，發(fā)現(xiàn)濃度越高的溶液，吸附效果越好，吸附量越大。筆者根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和常用的等溫式研究出模擬計(jì)算公式，即Q=。其中與都是特征常數(shù)，通過計(jì)算，可以大致得出TCAS吸附樹脂對(duì)于的吸附等溫方程。

2.5吸附動(dòng)力學(xué)

為了使實(shí)驗(yàn)的研究更具現(xiàn)實(shí)意義，這里還要探討一下吸附動(dòng)力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，具體研究一下使用TCAS吸附樹脂吸附所確定的時(shí)間，然后對(duì)相關(guān)的工業(yè)操作提供指導(dǎo)。具體可以用二級(jí)速率方程來進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為=K（-），其中t為時(shí)間秒，K為吸附速率的常數(shù)，為吸附時(shí)間的吸附量，為趨近于平衡時(shí)的吸附量[2]。如果將公式進(jìn)一步整理，可以得到新的式為，之后可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶到公式中去，在通過x，y軸作圖，得到一條y=0.199x+0.2598的直線，這就可以描繪出TCAS吸附樹脂對(duì)重金屬的吸附去除速度。

2.6金屬離子解析與TCAS吸附樹脂再生

TCAS吸附樹脂吸附的重金屬離子有可能會(huì)帶來二次污染，所以筆者還對(duì)吸附之后的解析回收情況進(jìn)行了研究。之前已經(jīng)驗(yàn)證過在酸性溶液中，重金屬會(huì)從樹脂中脫出，所以可以進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，就是將實(shí)驗(yàn)過后的樹脂洗凈、烘干，然后用HN溶液過濾，從而研究它的洗脫率。當(dāng)溶液濃度為0.5時(shí)，樹脂變黃，大部分重金屬脫落。而在重新對(duì)此再生樹脂進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，則發(fā)現(xiàn)其吸附依然可以吸附重金屬，所以可知再生的樹脂可以重復(fù)利用，但是吸附效果不佳。

2.7TCAS吸附樹脂的吸附機(jī)理

最后總結(jié)一下該實(shí)驗(yàn)的吸附機(jī)理，實(shí)驗(yàn)首先把TCAS載入陰離子樹脂上，完成吸附樹脂的制備過程。在實(shí)驗(yàn)期間，起到主要吸附作用的就是TCAS，是軟酸類金屬離子，當(dāng)碰到軟堿性的硫原子時(shí)會(huì)發(fā)生作用，所以TCAS分子與接觸時(shí)會(huì)發(fā)生一定的絡(luò)合作用，可以將吸附去除。但是當(dāng)溶液呈酸性時(shí)，絡(luò)合作用降低，所以吸附效果減弱。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，并沒有發(fā)現(xiàn)TCAS分子從樹脂中脫落，說明其穩(wěn)定性較好。

結(jié)束語：綜上所述，筆者通過多種實(shí)驗(yàn)對(duì)TCAS吸附樹脂對(duì)重金屬的吸附去除效果進(jìn)行研究，并得出影響吸附效果的溫度、用量、pH值等因素，最后得出一系列結(jié)論，證明了TCAS吸附樹脂的吸附的確具有較好的吸附作用，可以用來處理重金屬污染情況。所以研究者一定還要進(jìn)行研究，來完善TCAS吸附樹脂的吸附性能，使其在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張長平，張彤，王子月.鎘污染水處理技術(shù)及展望[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2016，45（11）：47-50.

[2]夏志新，張音波，郭艷平.吸附法處理含鎘廢水研究進(jìn)展[J].廣東化工，2012，39（15）：44-46.

（作者單位：長沙醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院）