陳杰（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山西總隊(duì)，山西 太原 030031）

改性柚子皮粉末對(duì)廢水中銅離子的吸附研究

陳杰（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山西總隊(duì)，山西 太原 030031）

本文用無(wú)水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末對(duì)含重金屬銅離子的廢水進(jìn)行了吸附研究，考察了吸附劑用量、Cu2+初始濃度、吸附時(shí)間、體系pH對(duì)吸附能力的影響，并進(jìn)行了循環(huán)使用試驗(yàn)。結(jié)果表明：改性柚子皮粉末吸附性能較好，最佳實(shí)驗(yàn)條件下，去除率達(dá)到93.2%，吸附量為28.4mg/g，循環(huán)使用兩次，去除率仍可達(dá)70.2%。

柚子皮；銅離子；吸附

隨著工業(yè)化進(jìn)程加快，人類(lèi)生活品質(zhì)提升，皮革、印染、采掘、冶煉等工業(yè)取得了極大的發(fā)展，含有各類(lèi)重金屬離子的廢水也被大量排入自然水體之中，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康構(gòu)成的威脅越來(lái)越大。生物吸附法是近年來(lái)新興的一種廢水處理方法，利用廉價(jià)易得的農(nóng)林廢棄物如橘子皮、柚子皮、花生殼、樟樹(shù)葉等為原料制備的吸附劑處理工業(yè)廢水中的重金屬離子，具有工藝簡(jiǎn)單、去除效果好等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。本文以柚子皮為原料，利用無(wú)水乙醇-NaOH進(jìn)行改性，用于模擬廢水中Cu2+的吸附實(shí)驗(yàn)，旨在提升柚子皮的吸附性能，促進(jìn)其在重金屬?gòu)U水處理中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

無(wú)水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末：將新鮮的柚子皮去除外表黃皮，切塊，洗滌，于80℃下烘干，研碎，過(guò)60目篩。取100g過(guò)篩的柚子皮粉末置于500mL燒杯中，加入200mL無(wú)水乙醇和200mL 0.1mol/L的NaOH溶液，磁力攪拌1d，抽濾，蒸餾水洗滌至中性，再次烘干，研碎，過(guò)篩得到成品。

Cu2+模擬廢水：由硫酸銅加蒸餾水配置，濃度為1g/L。實(shí)驗(yàn)試劑硫酸銅、無(wú)水乙醇、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2 分析儀器

ContrAA 700原子吸收分光光度計(jì)；pH S-29A型酸度計(jì)；FA2004B型電子天平。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取100mL模擬廢水于250mL錐形瓶中，加入一定量的吸附劑，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)pH，室溫下超聲震蕩一定時(shí)間，離心，過(guò)濾，取上清液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，計(jì)算去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

式中，c0、ce分別為Cu2+初始濃度和平衡濃度，V為溶液體積，m為吸附劑質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑用量的影響

在Cu2+初始濃度50mg/L、吸附時(shí)間20min、體系pH為7的條件下，吸附劑用量分別為1～10g，考察其對(duì)吸附能力的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)吸附劑用量從1g增加至5g時(shí)，去除率從25.8%上升至57.3%，這是由于吸附劑增加，吸附基團(tuán)增加，吸附表面積增大，而當(dāng)吸附劑用量超過(guò)5g時(shí)，去除率增加不太顯著，吸附量反而下降，這是因?yàn)轶w系中吸附質(zhì)總量固定，達(dá)到吸附平衡后，繼續(xù)增加吸附劑會(huì)使得單位吸附劑去除Cu2+的效率下降。

2.2 Cu2+初始濃度的影響

在吸附劑用量5g、吸附時(shí)間20min、體系pH為7的條件下，Cu2+初始濃度分別為10～100mg/L，考察其對(duì)吸附能力的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)初始濃度超過(guò)30mg/L時(shí)，去除率即呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是由于吸附劑的吸附位點(diǎn)數(shù)量一定，增加Cu2+初始濃度使得吸附量不斷增加，達(dá)到飽和后制約了吸附繼續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致去除率下降。

2.3 吸附時(shí)間的影響

在吸附劑用量5g、Cu2+初始濃度30mg/L、體系pH為7的條件下，吸附時(shí)間分別為10～100min，考察其對(duì)吸附能力的影響。結(jié)果顯示，吸附40min后，Cu2+去除率為81.6%，吸附量為25.6mg/g，此后隨著吸附時(shí)間延長(zhǎng)，去除率和吸附量變化并不明顯，說(shuō)明吸附40min該吸附反應(yīng)已達(dá)飽和。

2.4 體系PH的影響

在吸附劑用量5g、Cu2+初始濃度30mg/L、吸附時(shí)間40min的條件下，體系pH分別為1～10，考察其對(duì)吸附能力的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)pH小于6時(shí)，去除率隨著pH值增大而增加，這是由于酸性體系中H+和Cu2+存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，當(dāng)pH值大于6后，pH值繼續(xù)增大，去除率反而下降，這是由于隨著體系中OH-增加，與Cu2+形成沉淀，不利于吸附的進(jìn)行，因此，pH=6為吸附效果最好。

2.5 循環(huán)使用測(cè)試

稱(chēng)取10g吸附劑，加入200mL模擬廢水中，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下震蕩吸附40min，第一次測(cè)得去除率為93.2%，吸附量為28.4mg/g，將吸附體系溶液中的混合物抽濾、烘干，稱(chēng)量得8.2g。重復(fù)上述試驗(yàn)，第二次測(cè)得去除率為70.2%，吸附量為15.3mg/g，烘干得混合物11.4g。再次重復(fù)試驗(yàn)，第三次測(cè)得去除率為47.7%，吸附量為9.3mg/g。由此可見(jiàn)，該吸附劑循環(huán)使用三次后，去除率和吸附量都明顯下降。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）Cu2+初始濃度30mg/L、吸附劑用量5g、吸附時(shí)間40min、體系pH為6.0的條件下，無(wú)水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末吸附廢水中Cu2+的效果最好，去除率達(dá)到93.2%，吸附量為28.4mg/g。

（2）無(wú)水乙醇-NaOH改性柚子皮粉末吸附劑循環(huán)利用兩次后，部分成分失活，再次使用吸附效果會(huì)明顯降低，其最佳使用次數(shù)為兩次。

[1]周暉,韓香云.柚子皮吸附廢水中重金屬的研究[J].污染防治技術(shù),2013,26(2):11-15.

[2]張穎,梁彥秋.柚子皮粉末對(duì)銅離子的吸附[J].遼寧化工, 2015,44(2):116-118.

陳杰（1989-），男，山西晉中人，助理工程師，研究方向：分析化學(xué)