趙紅娟，從善暢，劉智峰

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，漢中 723000）

異丙醇－NaOH改性柚子皮對(duì)水中Cr6＋的吸附研究

趙紅娟，從善暢，劉智峰

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，漢中 723000）

以異丙醇（20%）－NaOH改性后的柚子皮為吸附劑對(duì)水中的Cr6＋進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，考察了pH值、吸附時(shí)間、吸附劑的投加量以及Cr6＋初始濃度對(duì)吸附性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)pH＝4，Cr6＋初始濃度為35 μg／mL，吸附時(shí)間為45 min，吸附劑的投加量為4 g／L時(shí)，吸附效果最佳，去除率達(dá)到99.94%，四因素中吸附劑投加量對(duì)吸附性能影響最大。

異丙醇（20%）－NaOH；改性柚子皮；Cr6＋；吸附

電鍍、制革、化工等工業(yè)每年會(huì)產(chǎn)生含大量重金屬鉻離子的廢水。國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838－2002） 中規(guī)定： Cr6＋的最高排放濃度為0.5 mg／L。 廢水中 Cr6＋主要通過(guò)水、空氣、食物、室內(nèi)塵埃和土壤被攝入生物體內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，Cr6＋的毒性比 Cr3＋大 100 多倍［1］，Cr6＋的化合物不能自然降解，在人體內(nèi)會(huì)長(zhǎng)期積聚富集，影響體內(nèi)的代謝和嚴(yán)重干擾酶系統(tǒng)，從而引起貧血、腎炎、神經(jīng)炎等疾病［2］。處理廢水中的重金屬離子的方法很多，傳統(tǒng)的方法有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法、電解法、膜過(guò)濾法等，但這些方法的費(fèi)用都非常的昂貴，也會(huì)帶來(lái)其他的污染物［3］。柚子皮是一種農(nóng)林廢棄物，采用改性后的柚子皮對(duì)Cr6＋進(jìn)行生物吸附法研究，提供了一種技術(shù)可行、以廢治廢、環(huán)境友好型的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 改性的柚子皮

從農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)收集柚子皮帶回實(shí)驗(yàn)室，用蒸餾水清洗3～4遍，轉(zhuǎn)至50℃干燥箱中烘干72 h，粉碎，過(guò)篩，制成粉末。取20 g該粉末加入20%異丙醇750 mL，攪拌24 h，抽濾，用20%異丙醇（每次用60 mL）和水各清洗3次至無(wú)色，抽濾后，將樣品置于干燥箱中，在50℃下烘干24 h，即得異丙醇處理過(guò)的柚子皮吸附劑。再取10 g異丙醇處理過(guò)的柚子皮吸附劑，加入0.1 mol／L的NaOH溶液100 mL，攪拌1 h，室溫下抽濾，再加100 mL蒸餾水?dāng)嚢?5 min，然后在室溫下水洗多次至pH為7，抽濾后，將樣品放入55℃干燥箱中烘干24 h，即得異丙醇（20%）－NaOH處理過(guò)的柚子皮吸附劑［4］。

1.1.2 儀器與藥品

儀器：754型分光光度計(jì)，101－1型電熱鼓風(fēng)干燥箱，98－1磁力攪拌器，SHB－III型系列循環(huán)水式真空泵。

藥品：異丙醇（20%），NaOH（0.1 mol／L），HCl（0.1 mol／L），乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），Cr6＋儲(chǔ)備液（100 μg／mL）。

1.2 試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用異丙醇 （20%）－NaOH改性后的柚子皮為吸附劑對(duì)含鉻廢水進(jìn)行處理，選用pH、吸附時(shí)間、吸附劑投加量和Cr6＋初始濃度4因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，考察最佳吸附條件。

去除率計(jì)算為 E＝（Co－ Ci）／Co×100%，式中：Co、Ci分別為溶液的初始濃度和平衡濃度，單位為μg／mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH對(duì)吸附效果的影響

在 25 ℃下，將 Cr6＋儲(chǔ)備液（100 μg／mL）稀釋為35 μg／mL的Cr6＋使用液，然后準(zhǔn)確量取100 mL的該使用液5份，依次放入5個(gè)潔凈干燥的燒杯中，分別投加異丙醇（20%）－NaOH處理過(guò)的柚子皮吸附劑 4 g／L，調(diào)節(jié) pH 值分別為 2、3、4、5、6，攪拌45 min，測(cè)定吸附率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 pH值對(duì)吸附效果的影響

由圖1可知，當(dāng)pH＝4時(shí)，處理效果最好，吸附率可達(dá)99.85%，之后隨著pH的增大，吸附率逐漸降低。主要原因是在較強(qiáng)的酸性條件下，溶液中的 Cr6＋主要以 HCrO4－、Cr2O24－形式存在［5］， 柚子皮表面功能基團(tuán)氨基、羥基接受質(zhì)子H＋，形成正電性的－NH3＋、－OH2＋吸附中心，通過(guò)靜電作用，鉻陰離子可被正電吸附中心所吸附；隨著溶液pH值的增大，雖然 Cr6＋仍然以 HCrO4－、Cr2O24－形式存在，但是柚子皮表面正電吸附中心數(shù)目卻在減少［6］，導(dǎo)致對(duì)鉻陰離子吸附的減小，故吸附率降低。

2.2 吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響

在 25 ℃下，將 Cr6＋儲(chǔ)備液（100 μg／mL）稀釋成35 μg／mL的使用液，然后準(zhǔn)確量取100 mL的該使用液5份，依次放入5個(gè)潔凈干燥的燒杯中，調(diào)節(jié)pH均為4，各加入異丙醇（20%）－NaOH處理過(guò)的柚子皮吸附劑4 g／L，調(diào)節(jié)吸附時(shí)間分別為 15min、30min、45min、60min、75min， 測(cè)定吸附率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響

由圖2可知，當(dāng)吸附時(shí)間為45 min時(shí)，處理效果最好，吸附率可高達(dá)99.77%，之后又隨著吸附時(shí)間的增加而降低，故最佳吸附時(shí)間是45 min。

2.3 鉻離子濃度對(duì)吸附效果的影響

在 25 ℃下，將 Cr6＋儲(chǔ)備液（100 μg／mL）分別稀釋成 20 μg／mL、25 μg／mL、30 μg／mL、35 μg／mL、40 μg／mL 的使用液， 然后準(zhǔn)確量取 100 mL的該使用液各5份，依次放入5個(gè)潔凈干燥的燒杯中，設(shè)定吸附時(shí)間45 min，調(diào)節(jié)pH為4，分別加入異丙醇 （20%）－NaOH處理過(guò)的柚子皮吸附劑4 g／L，測(cè)定吸附率，結(jié)果見(jiàn)圖 3。

圖3 鉻離子濃度對(duì)吸附效果的影響

由圖 3 可知，Cr6＋濃度為 35 μg／mL 時(shí)， 吸附效果最好，吸附率等于99.84%，隨著濃度的增加，吸附率基本不變，因?yàn)槿芤褐械奈絼┝恳欢?，吸附基團(tuán)一定，鉻離子的濃度達(dá)到一定程度后，吸附達(dá)到飽和，所以最佳吸附濃度為35 μg ／mL。

2.4 吸附劑的投加量對(duì)吸附效果的影響

將 Cr6＋儲(chǔ)備液（100 μg／mL）稀釋成 35 μg／mL的使用液，然后準(zhǔn)確量取100 mL該使用液5份，依次放入5個(gè)潔凈干燥的燒杯中，分別加入異丙醇（20%）－NaOH 處理過(guò)的柚子皮吸附劑 1 g、2 g、4 g、6 g、8 g，設(shè)定吸附時(shí)間 45 min，調(diào)節(jié) pH 值為 4，測(cè)定吸附率，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 吸附劑投加量對(duì)吸附效果的影響

由圖4可知，吸附劑投加量為4 g／L時(shí)，吸附效果最好，可高達(dá)99.94%。開(kāi)始隨著吸附劑投加量的增加，吸附率逐漸升高，因?yàn)槲絼┝康脑黾右环矫嬖龃罅宋奖砻娣e，另一方面增加了參與吸附的官能團(tuán)的數(shù)目［6］；隨著吸附劑投加量的繼續(xù)增多，吸附率急劇降低，可見(jiàn)，投加量對(duì)吸附率的影響最大；隨后逐漸平穩(wěn)，因?yàn)槿芤褐械你t離子一定，所需的吸附基團(tuán)也是一定的，故最佳投加量為 4 g／L。

3 小結(jié)

改性柚子皮在吸附Cr6＋的過(guò)程中，采用異丙醇 （20%）－NaOH處理過(guò)的柚子皮作為吸附劑對(duì)Cr6＋進(jìn)行生物吸附時(shí)，當(dāng)pH＝4，吸附劑濃度為35 μg／mL，吸附時(shí)間為 45 min，吸附劑的投加量為4 g／L時(shí)是最佳吸附條件，且吸附劑的投加量對(duì)吸附的影響最大。

［1］劉濤.硫酸鹽還原菌的分離純化和篩選及其去除重金屬鉻的研究［J］.微生物分子生物學(xué)，2006，5（3）：25－28.

［2］ 鄭林，周侃，翁本德，等.鉻與人體健康研究［J］.廣東微量元素科學(xué)，2003，10（5）：11－14.

［3］雷孝恩，張美根，韓志偉，等.大氣污染數(shù)值預(yù)報(bào)基礎(chǔ)和模式［M］.北京：氣象出版社，1999.

［4］李芳清，吳志猛.改性桔子皮對(duì)金屬Cu2＋的吸附研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（33）：16445－16447.

［5］劉智峰，李旭.改性花生殼吸附廢水中Cr（Ⅵ）條件的優(yōu)選試驗(yàn) ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38 （29）：16498－16500.

［6］陳炳稔.可再生甲殼質(zhì)的吸附特性研究［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1998：16－19.

［7］張慶芳，楊國(guó)棟，孔秀琴，等.改性花生殼吸附水中Cr6＋的研究［J］.化學(xué)與生物工程，2008，25－2.

10.3969／j.issn.1007－2217.2011.01.007

2010－12－20