王卓 張紅梅 王媛 呂建洲

(遼寧師范大學 遼寧大連 116031)

水體中重金屬污染物的來源廣泛,主要的是工礦企業(yè)排放的廢物和污水。由于各方面的技術不成熟、設備落后、環(huán)保意識缺乏等原因,造成不少重金屬離子進入水體,已經遠遠超出了自然水體的自凈能力,造成水環(huán)境嚴重污染[1]。重金屬污染指由重金屬或其化合物超過一定的濃度排放標準所造成的環(huán)境污染[2],其污染主要來源于化工、采礦、金屬冶煉及加工、電鍍等行業(yè),以及農用殺蟲劑和生活污水等。水體中重金屬鉻的危害鉻污染的毒理作用主要表現(xiàn)為:毒性:Cr0、Cr2+無毒或毒性很小,Cr3+難吸收,毒性不大Cr6+毒性比Cr3+大100倍。

海參含有豐富的蛋白質和黏多糖,營養(yǎng)和藥用價值極高。含有較多礦物質:主要有鈣、磷、鐵、鎂 碘、硒等;蛋白質:含18種氨基酸、牛璜酸等;活性成份:海參素、海參皂甙、酸性粘多糖、β胡蘿卜素、海膽紫酮、牛璜酸、蝦黃等。納米材料由于其獨特的表面效應,體積效應以及量子尺寸效應,使得材料的電學,力學,磁學,光學等方面產生了驚人的變化。

1 實驗儀器與試劑

超聲儀、電子分析天平、掃描電鏡、精密酸度計、原子分光光度計、磁力攪拌機。

海參營養(yǎng)素、鹽酸,氫氧化鈉,重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。

2 實驗方法

2.1 標準溶液的配置與標準曲線繪制

標準溶液的配置:準確稱取1.413g重鉻酸鉀固體溶解,然后移在500mL容量瓶中定容,配制成100mg/L的Cr6+的標準溶液。標準曲線繪制:吸取100mg/L的重鉻酸鉀溶液0、1.0、2.0、6.0、8.0、10.0ml分別于6個100ml容量瓶中,用雙蒸水定容、搖勻。在紫外分光光度計上測定其吸光度,繪制標準曲線。

2.2 納米制劑的制備

將300ml配置好的1mg/ml海參營養(yǎng)素溶液平均分成3份,分別進行30min磁力攪拌、30min超聲;30min超聲、30min磁力攪拌和一組空白對照,用光學顯微鏡觀察顆粒形狀,在電鏡下觀察哪一組較均勻。

表3-1 納米海參營養(yǎng)素用量對Cr6+的吸附量

表3-2 pH值對納米海參營養(yǎng)素吸附Cr6+吸附率的影響

2.3 絮凝劑用量對絮凝效果的影響

用移液管分別取20ml、30ml、40ml、50ml、60ml的納米溶液和非納米溶液加入到錐形瓶中,再各加入5ml配置好的Cr6+標準溶液,在恒溫振蕩器上振蕩2h,離心取上清液,用原子分光光度計測定吸附后Cr6+的濃度,確定最佳絮凝劑用量。

2.4 pH值對絮凝效果的影響

用移液管移取5ml Cr6+溶液5份,用HCI將溶液調至pH為2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,再向其中各加入海參營養(yǎng)素溶液40ml定容至50ml,在恒溫振蕩器上振蕩2h,離心取上清液,用原子分光光度計測定溶液中剩余的Cr6+含量。

3 結果與分析

3.1 納米海參營養(yǎng)素制備的最佳工藝條件

磁力、超聲攪拌時間對納米海參營養(yǎng)素制備產生影響,一般50min就可以出現(xiàn)良好的分散狀態(tài)。但超過一定的時間限度,則會出現(xiàn)絮狀物,所以將超聲時間確定為30min。

3.2 海參營養(yǎng)素、納米海參營養(yǎng)素吸附金屬離子性能的比較

20℃時,取pH=6.0,濃度為100mg/L的Cr6+溶液5mL,加入40mL濃度為1.43mg/mL的納米海制劑和非納米制劑吸附120min。經研究得到納米海參營養(yǎng)素對鉻的吸附量為72.7mg/g;吸附率為83.2%;而非納米制劑的吸附容量和吸附率為69.2%、79.1%。因為納米化后,有更多的-NH2和-OH被釋放出來,增大了基團螯合吸附金屬離子的能力。

3.3 納米海參營養(yǎng)素吸附重金屬離子的最佳用量

20℃時,取pH=6.0,濃度為100mg/L的Cr6+溶液濃度為1.00mg/mL的納米海參營養(yǎng)素溶液進行吸附,測定不同用量的納米制劑對Cr6+的吸附情況。結果見下表3-1:

隨著納米制劑用量的增加對Cr6+的吸附吸附率越大,但它的單位吸附量呈現(xiàn)減小的趨勢。當納米制劑用量為40mL時,Cr6+的去除率均已達到最大,此后的去除率增加緩慢。因此我們確定納米海參營養(yǎng)素的最佳用量為濃度為1.43mg/mL,體積為40mL。

3.4 納米海參營養(yǎng)素吸附重金屬離子的最佳pH

研究表明,吸附劑的吸附量與溶液的酸度有關。在不同pH值下納米制劑對Cr6+的吸附情況,以期找出最佳吸附的pH值。實驗結果如下表3-2:

由表3-2可以看出,pH值在2-5時,納米海參營養(yǎng)素的吸附率比較低,隨著pH值升高,納米海參營養(yǎng)素的吸附量都有較大幅度的增加。當pH值在升高的條件下,納米海參營養(yǎng)素對硌離子的吸附量和吸附率反而均成下降趨勢。

[1]何新建,謝建軍,李晟,等.木質素及其衍生物對重金屬離子吸附性能研究進展[J].廣東化工,2009(10).

[2]Lalvani S B,Hubeeer A,Wiltowski T S,Murphy D.Chromium adsorption by Lignin[J].Energy Sources,2000,22:45-56.