雞蛋殼吸附實驗室廢水中六價鉻的影響因素研究*

童 玲，田林鋒，羅桂林，朱旭超，姜文娟，馬映雪

(1.石嘴山市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，寧夏 石嘴山 753000；2.寧夏生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，寧夏 銀川 250001；3.寧夏理工學(xué)院 理學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000)

實驗室廢水主要有有機廢水和無機廢水。無機廢水主要有酸、堿及其重金屬鹽類，重金屬鹽類中含鉻(Ⅳ)廢水是其中的一種。眾所周知，重金屬鉻(Ⅳ)的危害是巨大的，它可以在環(huán)境以及人體中長期積累，這對人體的傷害很大。長期接觸含鉻(Ⅳ)的廢液，或者一次性攝入過量的含鉻廢液，會使人體致癌。因此，對含鉻廢水進行科學(xué)、合理、及時的處理便顯得尤為關(guān)鍵[1-4]。

當前，對含鉻廢水的處理有很多種方法。比如：化學(xué)還原法、離子交換法、活性炭吸附法、電解還原法、反滲透法、生物吸附法等。目前使用最多的仍為活性炭吸附法，但是，活性炭價格比較昂貴，吸附強度比較慢，在吸附、再生、往返使用中損耗比較大，揮發(fā)分比較低，不利于脫硝[5-8]。

雞蛋殼主要成分是碳酸鈣，表面有很多微小氣孔。雞蛋殼本身具有較大的比表面積和優(yōu)良的液相吸附性能，可以作為一種很好的吸附劑去除廢水中的六價鉻。因此，本文以雞蛋殼為吸附劑，對實驗室含鉻(Ⅳ)廢水進行處理工藝研究。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

雞蛋殼、重鉻酸鉀、濃硫酸、NaOH、乙醇、二苯碳酰二肼等。

容量瓶、移液管、紫外可見光分光光度計、燒杯、多功能高速粉碎機、量筒、電子天平、烘箱、pH計等。

1.2 實驗方法

1.2.1 雞蛋殼的預(yù)處理

將收集的雞蛋殼進行預(yù)處理。首先將雞蛋殼清洗，然后用蒸餾水浸泡、烘干、粉碎，進行殼膜分離，最后將制備好的蛋殼粉收集，備用。具體處理方法參考文獻[9-12]進行。

1.2.2 標準曲線及六價鉻的測定

采用二苯碳酰二肼紫外分光光度法，在酸性溶液中，六價鉻離子與顯色劑在最大吸光波長 540 nm 處有強的吸光度，其吸光度與濃度符合郎波-比爾定律[13-14]。

1.2.3 雞蛋殼吸附六價鉻性能研究

雞蛋殼表面有很多微小氣孔，具有較大的比表面積和優(yōu)良的液相吸附性能。雞蛋殼對六價鉻的吸附主要是物理吸附，吸附過程既有單分子層吸附，又有多分子層吸附，需要從外界吸收能量，不能自發(fā)完成。首先，取實驗室含鉻廢水 100 mL(c=8.16×10-5mol/L)，加入一定量制備好的蛋殼粉，分別測定振蕩時間、溶液的pH值、溶液體系的溫度以及蛋殼粉加入量對廢水中六價鉻的去除效果進行研究，從而掌握雞蛋殼對于六價鉻吸附的性能[15-17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值的影響

取 100 mL 含鉻廢水，加入雞蛋殼粉 2.0 g 左右，保持體系溫度為 25 ℃，振蕩時間在 35 min 的條件下，分別測定不同pH值(1.00、1.46、2.05、2.54、3.09、3.50)下，雞蛋殼對六價鉻的去除效果。如表1所示。

表1 不同pH值雞蛋殼對六價鉻去除率的影響

由表1中可知，在溶液pH=2.05時，溶液中鉻(六價)的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，去除率達98.73%。

2.2 振蕩時間的影響

取廢水 100 mL，加入雞蛋殼粉 2.0 g 左右，保持體系溫度為 25 ℃，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，分別測定不同振蕩時間(5、10、15、20、25、30、35、40 min)下，雞蛋殼對六價鉻的去除效果。如表2所示。

表2 不同振蕩時間雞蛋殼對六價鉻的去除率的影響

由表2得出，從 5 min 到 40 min，隨著溶液振蕩時間的逐漸增加，溶液中鉻(六價)的去除率逐漸增加，當溶液振蕩時間在 35 min 時，溶液中鉻(六價)的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，在95.76%左右。隨后，溶液中鉻(六價)的去除率，隨著溶液振蕩時間的逐漸增加，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。

2.3 雞蛋殼投加量的影響

取廢水 100 mL，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，保持體系溫度為 25 ℃，分別加入不同質(zhì)量的及蛋殼粉，振蕩 35 min，分別測定其吸光度值，求其去除率，具體數(shù)據(jù)如表3。

表3 雞蛋殼投加量對六價鉻去除率的影響

由表3得出，隨著溶液雞蛋殼投加量的逐漸增加，溶液的去除率首先逐漸升高，當溶液中雞蛋殼投加量在 2.0 g 左右時，溶液中鉻(六價)的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，在94.13%左右。隨后，溶液中去除率隨著溶液中雞蛋殼投加量的增加又呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

2.4 體系溫度的影響

取廢水 100 mL，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，加入雞蛋殼粉 2.0 g，分別調(diào)節(jié)體系的溫度為15、20、25、30、35、40 ℃ 時，分別振蕩 35 min，測定六價鉻的去除率，結(jié)果見表4。

表4 溶液體系溫度對六價鉻去除率的影響

在控制溶液pH值、雞蛋殼投加量、溶液振蕩時間一定的條件下。隨著溶液體系溫度的逐漸增加，溶液中鉻(六價)的去除率首先逐漸升高，當溶液體系溫度在 25 ℃ 左右時，溶液中的吸光度呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，溶液中鉻(六價)的去除率在99.18%左右。

3 結(jié)論

1)通過實驗，當pH為2.05，雞蛋殼的投加量為2.0g左右，振蕩時間為 35 min 左右，體系溫度為 25 ℃ 左右時，雞蛋殼對六價鉻的吸附效果最高，可達95%左右。

2)采用雞蛋殼吸附廢水中六價鉻，去除效率不比活性炭吸附效率低，但是從經(jīng)濟價值方面考慮，雞蛋殼更佳經(jīng)濟適用。

3)采用固廢雞蛋殼為吸附劑，從保護環(huán)境和固廢資源再利用方面考慮，達到了固廢綜合再利用的目標，不僅保護了環(huán)境，同時也為固廢雞蛋殼的綜合利用后續(xù)研究提供參考。