王煥英

(河北衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000)

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實(shí)驗(yàn)室廢水中重金屬離子的無害化處理

王煥英

(河北衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，河北 衡水 053000)

摘要：重金屬離子是一種永久性的污染物，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U水，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)室廢水的水質(zhì)、水量等情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。用離子交換法富集回收實(shí)驗(yàn)室廢水中重金屬離子， 同時(shí)確定了實(shí)驗(yàn)室條件下的最佳運(yùn)行參數(shù).

關(guān)鍵詞：重金屬離子；廢水；離子交換法

前言

重金屬主要指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)等，它們以不同的形態(tài)存在于環(huán)境之中，并在環(huán)境中遷移、積累。重金屬在食物鏈中的過量富集會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人體健康造成很大的危害。有效處理水體中過量的重金屬，能夠有效降低食物鏈中各種動(dòng)植物體內(nèi)重金屬的含量，減輕對(duì)人類的危害。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在做實(shí)驗(yàn)過程中不可避免要向環(huán)境中排放重金屬離子，所以重金屬離子的無害化處理已是化學(xué)工作者迫在眉睫要解決的問題。

重金屬離子的處理方法有沉淀法、離子交換法、原子熒光光度法、原子吸收光譜法、高效液相色譜法、電化學(xué)法等。本實(shí)驗(yàn)采用離子交換法處理實(shí)驗(yàn)室廢液中的重金屬離子。

1實(shí)驗(yàn)原理

離子交換法是靠交換劑本身帶的能自由移動(dòng)的離子與被處理的溶液中的離子通過擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)。推動(dòng)離子交換的動(dòng)力是離子間的交換劑上的功能基對(duì)離子的親和能力和濃度差。

2實(shí)驗(yàn)過程

分別配制濃度為15mg/L、35mg/L的 Pb2+、Zn2+,用10%NaOH調(diào)溶液PH值至適合離子交換樹脂運(yùn)行范圍內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)選用的樹脂是強(qiáng)酸性陽離子樹脂，新的樹脂內(nèi)一般含有大量雜質(zhì)需通過預(yù)處理才能使用。首先，取適量樹脂，用60～65℃熱水反復(fù)清洗，然后裝入柱內(nèi)，用500mL1mol/LHCl溶液緩緩流過樹脂，用蒸餾水沖洗至PH為5，再用500 mL1mol/LNaOH緩緩流過樹脂，用蒸餾水沖洗至pH為6。

將預(yù)配液用泵打入離子交換柱，控制流速，離子交換完成后檢測(cè)離子的濃度。

雙硫腙與金屬離子形成絡(luò)合物溶解于氯仿等有機(jī)溶劑中，在一定的pH值下，雙硫腙能夠跟不同的金屬離子反應(yīng)呈現(xiàn)出不同的顏色，在加入掩蔽劑和其他消除干擾的試劑后，調(diào)節(jié)pH=8.5～9.0，鉛離子可與雙硫腙形成雙硫腙鉛，雙硫腙鉛可被三氯甲烷萃取出來，在510nm進(jìn)行測(cè)定。PH=4.0～5.5時(shí)鋅離子與雙硫腙形成紅色螯合物?？捎盟穆然驾腿〕鰜?，在535nm時(shí)測(cè)定。雙硫腙可與周期表中20多種金屬反應(yīng)，所以需事先排除干擾離子，否則會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

不同濃度Zn2+與吸光度對(duì)應(yīng)關(guān)系表。

不同濃度Pb2+與吸光度對(duì)應(yīng)關(guān)系表

Pb2+濃度/mg·l-11.003.005.007.009.00吸光度/A0.110.200.380.450.49

分別做吸光度與Zn2+、Pb2+的關(guān)系曲線(標(biāo)準(zhǔn)曲線)，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上可以查得廢水處理后的Zn2+、Pb2+濃度分別為0.39mg·l-1、0.24mg·l-1。

3.1處理時(shí)間對(duì)重金屬離子去除效果的影響

時(shí)間/min510204060100Zn2+濃度/mg·l-142.4114.757.250.750.230.23Pb2+濃度/mg·l-17.114.222.540.630.230.23

結(jié)果表明：處理時(shí)間控制在40min以內(nèi)時(shí)，Zn2+和Pb2+的濃度隨時(shí)間的增加而降低，這可能是因?yàn)樘幚頃r(shí)間較短，水中的一部分重金屬離子沒來得及擴(kuò)散到樹脂中的有效交換位置跟樹脂的活動(dòng)離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，就隨著水流出離子交換柱，導(dǎo)致流出液中的重金屬離子濃度較高。當(dāng)處理時(shí)間大于40min，重金屬離子與樹脂的活動(dòng)離子充分發(fā)生離子交換反應(yīng)，使流出液中重金屬離子的濃度達(dá)到穩(wěn)定，且效果最好。

3.2PH對(duì)重金屬離子去除效果的影響

PH值23456Zn2+濃度/mg·l-10.220.250.240.260.26Pb2+濃度/mg·l-10.240.240.270.240.26

結(jié)果表明：PH值變化對(duì)樹脂置換吸附Zn2+和Pb2+的能力影響不大，為了節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本以及保護(hù)環(huán)境，PH值選6最合適。

4結(jié)論

由于處理水質(zhì)的特殊性決定了離子交換樹脂法的特殊性。實(shí)驗(yàn)用的樹脂是強(qiáng)酸性陽離子樹脂，廢液處理前鋅離子濃度為30mg·l-1，鉛離子濃度為10mg·l-1，廢水的PH值為6，實(shí)驗(yàn)室中重金屬離子Pb2+、Zn2+測(cè)定最佳控制條件為：時(shí)間40min，PH=6時(shí)，處理后鋅離子濃度為0.39mg·l-1，鉛離子濃度為0.24mg·l-1。處理時(shí)間根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以確定40min為最佳時(shí)間，同時(shí)使用離子交換柱的次數(shù)也會(huì)影響去除重金屬離子的效果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

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中圖分類號(hào):X703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)02-0019-01