李嘉

摘要：將廢棄雞蛋殼除去雞蛋膜之后研磨制成簡易的濾芯，通過用自制的過濾裝置處理含銅、含鐵和含鉛廢水，借助色度傳感器測量濾液中的Cu2+濃度和對濾液中Fe3+和Pb2+簡單定性實驗之后發(fā)現，結果雞蛋殼對重金屬離子有良好的去除效果。

關鍵詞：色度傳感器；雞蛋殼；過濾

文章編號：1008-0546（2017）02-0093-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.031

一、問題的提出

隨著近年來環(huán)保意識的不斷增加，人們開始越來越重視資源的回收再利用，例如用廢棄的食用油來做肥皂，廢玻璃鋪馬路等。雞蛋可以說是人們日常餐桌上必不可少的一樣食物，因此雞蛋殼的廢棄量也是相當驚人的。筆者在自己的學校食堂調查后發(fā)現，學校日均消耗的雞蛋數量過千的，如果能充分利用起來實現資源的二次利用的話，就可以有效減少廚余垃圾。雞蛋殼的主要成分是大量的CaCO3，少量的Ca3（PO4）2和有機鈣組成，此外筆者在查詢文獻中發(fā)現工業(yè)中常常利用石灰?guī)r來處理含重金屬離子的廢水。[1]因此筆者希望利用雞蛋殼制作出簡易濾芯，用自己設計的簡易過濾器處理含有Cu2+、Pb2+和Fe3+的廢水， 并利用色度傳感器測定處理水樣中的Cu2+的濃度， 對Pb2+和Fe3+進行定性探究推算大致濃度， 以此判斷雞蛋殼是否能有效去除水樣中的重金屬離子。

二、實驗原理

色度傳感器是一種測量某種波長的光穿過溶液時，溶液的透光率的儀器。 它是通過測光的吸收比例來測量溶液的濃度。在一定的濃度范圍之內，吸光度A與濃度c呈線性關系，即根據朗伯比爾定律有如下關系：A=lg（1/T）=Kc，式中T為透光率，K為常數，它與溶液的性質和溶液有關，c為溶液的濃度，單位為mol/L。因此通過測定標準溶液的透光率，經過換算，做出吸光度-濃度的標準曲線。對于未知溶液的濃度只要測定其吸光度即可根據標準曲線求出該溶液的濃度。

利用Cu2+可以和NH3·H2O反應生成藍色的

[Cu（NH3）4]2+，其吸光度與Cu2+離子的濃度成正比，因此先測定各標準溶液的透光率再用朗伯比爾定律作出吸光度-濃度的標準曲線，再測定待測溶液的透光率，從而求出水樣中Cu2+的濃度。

Fe3+可以和KSCN反應形成深紅色的[Fe（SCN）]2+，筆者在日常實驗中發(fā)現其對Fe3+檢出極限約為2.00×10-5mol/L。

三、實驗裝置

取兩個50mL的針筒，其中一個做如下處理，先將活塞推動到40mL處，同時在針筒的底部和活塞推桿上打孔，完成后繼續(xù)推動活塞至30mL、20mL、10mL處并分別在活塞的推桿上打孔，將針筒如下圖所示組成即完成簡易過濾器的制作。

四、實驗探究過程以及數據分析

1.簡易濾芯的制作

取兩個廢棄的雞蛋殼，往殼內加入4mol/L NaOH溶液，然后靜置72小時，使蛋膜徹底被溶解。將去掉蛋膜的蛋殼取出并洗滌，烘干之后，稱重（4.804g），用研缽將蛋殼充分研磨， 使蛋殼的顆粒盡可能的細小，再將研磨過的蛋殼放入針筒中并用推桿充分壓實，即完成簡易濾芯的制作。

2. 含銅廢水的過濾

將0.01mol/L的CuSO4視為含銅廢水，取下簡易過濾器上方的50mL的針筒吸取0.01mol/L的CuSO4溶液50mL，并組裝好裝置。依次推動拉桿從50mL到40mL處，用固定桿固定活塞和針筒，加壓使含銅廢水通過簡易濾芯流入到小燒杯中，待液體流出的速度變慢之后再依次推動活塞到至30mL、20mL、10mL處并依次固定，加壓使含銅廢水通過簡易濾芯流入到小燒杯中。用移液管轉移20mL濾液至25mL的容量瓶中，再分別加入3mL的濃氨水， 再用蒸餾水定容之后，標記為待測溶液以備用。

3. Cu2+標準溶液的配制

用酸式滴定管往標記為1-4號25mL容量瓶中分別按照表1中的劑量加入適量的0.01mol/L CuSO4，再分別加入3mL的濃氨水，再用蒸餾水定容之后，混合均勻以備用。

（4）簡易濾芯對含銅廢水中Cu2+的去除率

將數據采集器連接到電腦、色度傳感器連接到數據采集器的端口上，啟動數據采集器，打開數字化信息系統(tǒng)實驗室軟件每分鐘采集一次數據形式。選擇黃色濾光片，將裝有蒸餾水的比色皿放入色度計傳感器中，蓋上蓋子，開始采集數據，校正數據采集器的示數為100%。依次將標準溶液和待測溶液倒入比色皿放入色度傳感器中采集相應的吸光度數據。

利用Excel繪制lg（1/T）-c曲線即標準曲線如圖2，并得到相應的線性直線方程A=60.25x+0.027，依次推算出處理過的水樣中Cu2+濃度為2.95×10-3mol/L，即簡易濾芯對含銅廢水中Cu2+的去除率為70.5%。

（5）自制濾芯對含Fe3+和Pb2+的定性探究

如上述步驟，分別用自制濾芯處理含鐵廢水

（0.01mol/L Fe（NO3）3）和含鉛（200mg/L的Pb（NO3）2）廢水， 依次往濾液中滴加1mol/L的KSCN和1mol/L的Na2S、1mol/L的KI溶液。其效果如下表所示：

五、結果與討論

用廢棄雞蛋殼制作出的濾芯能夠有效去除水樣中的Cu2+、Fe3+、Pb2+，其中從表3可知對Fe3+、Pb2+離子去除效果應該更佳，根據KSCN的檢測極限（低于2.00×10-5mol/L幾乎無色）和PbI的溶度積（20℃，Ksp=7.10×10-9mol/L）推測去除率應該在95%以上，將雞蛋殼作為濾芯能有效去除對人體有害的重金屬離子，因此不僅在實驗室或者家庭應用上都有良好的實用性和發(fā)展前景。

參考文獻

[1] 刑銘.石灰?guī)r去除污水中Pb2+、Cd2+的研究[D].中山大學，2007：5