羅楊

摘 要：含汞廢水的去除技術(shù)是目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文以高分子多糖類(lèi)化合物殼聚糖為原料來(lái)處理某化工企業(yè)廢水中的汞離子，考察了吸附劑濃度、吸附時(shí)間以及pH值對(duì)處理結(jié)果的影響。得出殼聚糖濃度為0.05%，吸附時(shí)間15min，pH值為5時(shí)，汞離子吸附效率最好。

關(guān)鍵詞：殼聚糖 廢水 汞離子 吸附

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化工行業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步?；谀壳皣?guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，廢水處理是化工企業(yè)面臨的主要難題[1]。汞離子是廢水中常見(jiàn)的有毒有害重金屬離子，一旦排入外界環(huán)境，會(huì)給整個(gè)生物鏈帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的危害。國(guó)家環(huán)保機(jī)構(gòu)規(guī)定廢水排放標(biāo)準(zhǔn)為0.05mg/L[2]。近幾年，汞離子去除技術(shù)發(fā)展速度較快，包括絮凝法、沉淀法、蒸發(fā)技術(shù)等[3]。

殼聚糖是經(jīng)甲殼素脫乙?；磻?yīng)的產(chǎn)物，作為一種高分子多糖類(lèi)化合物，分子中含有大量氨基和羥基，容易與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，產(chǎn)物為絮狀沉淀，經(jīng)過(guò)濾操作后可以有效降低水中重金屬離子含量[4-5]。然而實(shí)際操作過(guò)程中，吸附劑濃度、吸附時(shí)間和pH值均會(huì)對(duì)處理結(jié)果產(chǎn)生影響。

1 儀器與試劑

1.1所用儀器

原子分光光度計(jì)測(cè)量條件為負(fù)高壓270V，燈電流8mA，400mL/min載氣量。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑。0.02%醋酸水溶液；殼聚糖；汞離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，某化工廠工業(yè)廢水試樣

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取某化工廠所排出的工業(yè)廢水，加入殼聚糖溶液，在振蕩器上充分震搖，過(guò)濾后測(cè)定吸附前后廢水中汞離子濃度，計(jì)算吸附率?？疾鞖ぞ厶侨芤簼舛?，吸附時(shí)間和pH值對(duì)廢水中汞離子吸附效率的影響。

3 吸附機(jī)理

殼聚糖吸附汞離子的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是：甲殼素經(jīng)脫乙酰化反應(yīng)后生成的產(chǎn)物是殼聚糖，殼聚糖直鏈分子中含有大量的氨基和羥基，在酸性水溶液中，氨基上的孤對(duì)電子容易吸附帶正電荷的汞離子，通過(guò)螯合作用捕捉金屬離子。殼聚糖吸附重汞離子后生成絮狀的凝膠，沉淀后經(jīng)過(guò)過(guò)濾步驟，可以將重金屬汞離子從廢水中分離出來(lái)。

4 結(jié)果與分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立。將汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋?zhuān)玫綕舛确秶鸀?.01μg/L～0.5μg/L的汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照所設(shè)定的原子分光光度計(jì)儀器條件測(cè)試不同濃度下汞離子溶液的吸光度。以汞離子濃度（μg/L）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到方程Y=-0.0463+325.17X，R2=0.0996。

取濃度為0.1μg/L的汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)測(cè)定5次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，得出RSD=1.92%，說(shuō)明原子分光光度計(jì)儀器的精密度良好。

4.2 吸附率計(jì)算。吸附率=（C0-C1）/C0*100%

其中，C0為廢水中汞離子的初始濃度，C1為經(jīng)殼聚糖吸附處理后廢水中汞離子濃度。

4.3 殼聚糖溶液濃度對(duì)汞離子吸附率的影響。配制一系列不同濃度的殼聚糖醋酸水溶液，加到100mL盛有廢水的錐形瓶中，放入振蕩器中震搖15min，取出錐形瓶，將絮凝狀物質(zhì)過(guò)濾，取上層溶液，測(cè)定已經(jīng)處理廢水中汞離子含量，計(jì)算吸附率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為廢水中汞離子吸附率隨著殼聚糖溶液濃度的增加呈現(xiàn)出先增加后保持平穩(wěn)的趨勢(shì)。溶液中殼聚糖溶液濃度越高，溶液中氨基分布越密集，捕捉汞離子的能力也相對(duì)較高。當(dāng)溶液中殼聚糖濃度高于0.05%時(shí)，汞離子的吸附率基本達(dá)到平衡，再度增加殼聚糖濃度，吸附率升高趨勢(shì)不明顯。

4.4 時(shí)間對(duì)廢水中汞離子吸附率的影響。取等量、相同的廢水，加入相同濃度、體積的殼聚糖醋酸溶液，在振蕩器中震搖，分別在吸附時(shí)間5min，10min，15min，20min以及30min時(shí)取出錐形瓶，將絮凝狀物質(zhì)過(guò)濾后測(cè)定已處理廢水中汞離子含量，計(jì)算吸附率。

汞離子吸附率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到15min時(shí)，吸附過(guò)程達(dá)到平衡。由結(jié)果可以看出，殼聚糖吸附汞離子的過(guò)程，反應(yīng)速度較快，在15min左右便可以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。再度延長(zhǎng)吸附時(shí)間，對(duì)于廢水中重金屬汞離子的去除來(lái)說(shuō)意義不大。

4.5 pH值對(duì)廢水中汞離子吸附效率的影響。將廢水溶液pH值，調(diào)至2，3，4，5，6，7，8，加入等量殼聚糖溶液，在振蕩器中震搖15min，取出錐形瓶，將絮凝狀物質(zhì)過(guò)濾，取上層溶液，測(cè)定已經(jīng)處理廢水中汞離子含量，計(jì)算吸附率。

結(jié)果顯示，汞離子吸附率隨pH值升高呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在pH值為5時(shí)，吸附率達(dá)到最大。原因可能為殼聚糖在酸性溶液中，分子中氨基更容易吸附質(zhì)子，孤對(duì)電子更容易填充重金屬離子的軌道空間，進(jìn)而更容易發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，吸附效率也會(huì)隨之增加。

5 結(jié)論

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化工行業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，近幾年我國(guó)化工企業(yè)數(shù)量明顯增多。但由于化工企業(yè)的特殊性，生產(chǎn)廢料較多，經(jīng)常以廢水形式向外界環(huán)境排放，為環(huán)境帶來(lái)了不可逆轉(zhuǎn)的危害。汞離子是廢水中最常見(jiàn)的重金屬離子之一，一旦進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，容易造成中毒，嚴(yán)重者致人死亡。本文從廢水中汞離子去除技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，選擇生物多糖類(lèi)高分子——?dú)ぞ厶菫槲絼﹣?lái)處理廢水中的汞離子，考察了不同吸附劑濃度、時(shí)間以及pH值對(duì)吸附效果的影響。結(jié)果證明利用生物多糖類(lèi)高分子化合物處理廢水中重金屬汞離子具有操作簡(jiǎn)便，處理效率高的特點(diǎn)。