納米Al2O3分離富集環(huán)境樣品中的鉛

黃婷，米竟，梁媛媛，薛盼

（1.安康學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西安康 725000；2.陜西省富硒食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，陜西安康 725000）

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多分離富集鉛的吸附劑，如柚子皮生物吸附劑[1]、黑曲霉-稻草秸稈復(fù)合吸附劑[2]、聚乙烯亞胺雜化硅膠吸附劑[3]、大蒜莖葉生物吸附劑[4]、污泥基吸附劑[5]、MnO2/Fe3O4復(fù)合吸附劑[6]等。納米粒子非常小，有很大的比表面積，所以納米材料能夠在表面吸附很多的物質(zhì)，具有很強的吸附性。本文采用ICP-AES測量鉛，研究納米氧化鋁的吸附性能，試圖建立一種分離富集鉛的新方法，該方法必須具有簡便、效率高、無污染、成本低、吸附劑易再生等優(yōu)點。確定了最佳吸附條件，在最佳吸附條件下將其應(yīng)用環(huán)境水樣中痕量鉛的分離富集。

1 實驗部分

1.1 儀器設(shè)備及工作條件

ICP-AES（Plasma1000型，鋼研納克）；ICP發(fā)生器，頻率40 MHz；等離子體焰炬觀察高度為工作線圈以上15 mm；氬載氣流量0.5 L/min，氬冷卻氣流量12 L/min，氬工作氣體流量1.0 L/min，試液提升量2.6 mL/min；積分時間短波10 s，長波5 s，積分次數(shù)3次；鉛的測定波長220.35 nm。

1.2 試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.000g/L）：稱取0.399 6 g Pb(NO3)2溶解后，定容于100 mL容量瓶中，搖勻，備用。

納米Al2O3（γ型，10 nm），由陜西中科納米有限公司提供。其他試劑均購于天津化學(xué)試劑廠，用水為三重蒸餾水。

1.3 實驗方法

1.3.1 吸附-解吸

取一定量的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，調(diào)節(jié)到最佳pH，加入一定量的納米Al2O3，搖勻，靜置15 min，離心（1 500 r/min），15 min后，移取上層清液2.00 mL，用ICP-AES測定，計算鉛的含量和吸附率。

將吸附后的納米Al2O3用三重蒸餾水洗至中性，干燥，加入洗脫劑0.01 mol/L NaOH 5.0 mL，搖勻，靜置10 min后離心，取上層清液2.00 mL，用ICP-AES測定鉛的濃度，計算回收率。

1.3.2 水樣的處理

采集漢江水和實驗室自來水為樣品，用纖維素濾膜（孔徑0.45 μm）過濾，將一定濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)液加入到水樣品中，調(diào)至最佳pH備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度的影響

pH對納米材料吸附鉛有重要的影響，由于納米材料在水溶液中表面羥基化作用，這些表面羥基將因溶液pH值的不同而發(fā)生質(zhì)子化或去質(zhì)子化，在pH值較高時，納米材料表面帶有負電荷易于吸附陽離子，隨著pH值的降低，納米材料表面逐漸變?yōu)橹行裕詈髱д姾梢子谖疥庪x子。實驗考察了不同酸度條件下，納米Al2O3對Pb(Ⅱ)吸附率的影響，如圖1所示。隨著pH值的增大，Pb(Ⅱ)的吸附率先增大后減小。實驗結(jié)果表明，在室溫下pH=6時吸附效果最佳，所以本文選擇pH=6作為最佳吸附酸度，納米Al2O3的吸附率達到92.03%。

2.2 吸附等溫線和吸附容量

考察了不同溫度下納米Al2O3去除Pb(Ⅱ)的吸附等溫線（見圖2），由圖3可以看出在4種溫度下，熱力學(xué)實驗數(shù)據(jù)與Freundlich等溫吸附模型有較好的擬合(R≥0.97)，表明納米Al2O3對Pb(Ⅱ)的吸附符合Freundlich模型，為多分子層的吸附。最佳的吸附條件下，在0 ℃、20 ℃、40 ℃和60 ℃下測得納米Al2O3對Pb(Ⅱ)的飽和吸附容量分別為2.31 mg/g、2.70 mg/g、2.93 mg/g和3.32 mg/g。

圖1 溶液pH對納米Al2O3吸附Pb(Ⅱ)的影響

圖2 納米Al2O3對Pb(Ⅱ)離子的吸附等溫線

圖3 不同溫度下的Freundich吸附等溫線

2.3 洗脫方法的試驗

根據(jù)試驗2.1，溶液pH值對Pb(Ⅱ)離子吸附影響分析，從圖1可以看出，在較高或者較低pH值時納米Al2O3吸附Pb(Ⅱ)離子的吸附率很低，因此采用一定濃度堿或酸將吸附的Pb(Ⅱ)離子洗脫下來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液中加入5.0mL 0.01 mol/L NaOH時，回收率達到95.34%，可將吸附的Pb(Ⅱ)離子基本洗脫。

2.4 水樣品的分析

用漢江水和實驗室自來水為樣品，根據(jù)實驗1.3.2處理樣品后，調(diào)至pH為6.0備用。根據(jù)實驗1.3.1過程進行吸附-解吸實驗，平行做7次，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 水樣品中Pb(Ⅱ)離子含量的分析結(jié)果（n=7）

2.5 檢出限和精密度

在實驗條件下該方法的檢出限為0.145 5 μg/mL，計算相應(yīng)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（n=7）為4.55%。

3 結(jié)論

用納米Al2O3分離富集樣品中的鉛，此法具有簡單、快速、高選擇等的特點，在pH=6的條件下，用納米Al2O3能夠快速、定量的吸收鉛，吸附容量大；易于洗脫，回收率達到95.34%；該方法成功用于環(huán)境水樣和自來水中鉛的測定，分析結(jié)果令人滿意。