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        不同條件下煅燒貝殼粉對重金屬鉛的吸附

        2021-07-17 11:53:24趙龍梅馬翠欣
        科教導刊·電子版 2021年15期
        關鍵詞:貝殼投加量去除率

        徐 蕊 趙龍梅 馬翠欣 趙 璇

        (大連民族大學環(huán)境與資源學院 遼寧·大連 116600)

        0 前言

        鉛(Pb)是一種極具生物毒性的常見重金屬,其若在人體內大量積累易導致各種疾病產生。目前,吸附法因其具有高效、簡便、選擇性好等優(yōu)點而被廣泛應用于重金屬污染廢水的處理。相比于傳統(tǒng)吸附法,生物質吸附法具有成本低、去除重金屬離子的效率高、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點。非常適合應用于水體重金屬的治理。貝殼粉作為生物質材料之一,因其疏松多孔且比表面積大,且吸附機理囊括化學吸附、物理吸附、離子交換吸附三大類,完全可以作為重金屬吸附劑。貝類資源利用效率低,其處置方式就是簡單的堆存和填埋,因此,將這些貝殼制備成貝殼粉吸附劑,既可治理水體中重金屬污染,又能解決貝殼胡亂堆砌造成的污染問題。目前,利用貝殼粉去除水中重金屬污染已引起世界各國學者的廣泛關注。本文將利用煅燒沙蜆子殼粉對水中鉛進行吸附去除研究。

        1 材料與方法

        實驗用貝殼為沙蜆子殼,處理方式如圖1所示

        圖1:煅燒貝殼粉流程圖

        從中國大連市開發(fā)區(qū)海鮮市場收集沙蜆子,洗凈去肉,然后用自來水及蒸餾水反復洗滌數(shù)次,在曬干后將沙蜆子殼敲碎為塊,利用粉碎機將其粉碎10分鐘成顆粒、粉狀,之后在馬弗爐中以15℃/分鐘的加熱速率煅燒,并在同一溫度下保持2小時,用蒸餾水反復洗滌,在烘箱中干燥24小時,取出,在瑪瑙研缽中研磨,用蒸餾水沖洗,在烘箱中干燥過夜,將所得材料過100目篩網,儲存以供進一步使用。實驗將考察不同煅燒溫度、溶液pH、Pb初始濃度、反應時間等因素對Pb去除效率的影響。

        煅燒貝殼粉對鉛的吸附性能可以用去除率表達,公式如下

        式中:Ce(mg/L)為平衡時鉛離子濃度;C0(mg/L)為溶液初始濃度。

        2 結果與討論

        2.1 煅燒溫度對吸附的影響

        圖2說明,相同初始濃度相同貝殼粉投加量,600℃下煅燒的貝殼粉去除率只有6%,750℃達到25%,而900℃去除率為98%。鑒于900℃下煅燒的貝殼粉對水體中鉛離子的去除效率是750℃及600℃下煅燒的貝殼粉的16和4倍,因而選擇900℃下煅燒的貝殼粉作為后續(xù)實驗中的吸附劑。

        圖2:不同煅燒溫度下貝殼粉對去除效率的影響

        2.2 起始濃度對吸附的影響

        如圖3所示,僅投加20mg900℃煅燒貝殼粉對起始濃度低于400 mg/l溶液去除效果顯著,去除率基本能維持在90%以上,可見煅燒貝殼粉對水體中低濃度鉛離子有著良好的效去除果。

        圖3:溶液初始濃度對去除率的影響

        2.3 pH對吸附的影響

        圖4中表明在pH大于5后,去除效率隨pH增大而快速提高,當pH大于8號,總體降解效率接近100%,說明在堿性環(huán)境下去除效果更為明顯。

        圖4:初始pH對去除率的影響

        2.4 Pb2+濃度與接觸時間對去除率的影響

        如圖5所示,隨著貝殼粉與溶液接觸時間的延長,前10min去除效率迅速攀升,30min后達到飽和吸附平衡,去除效率隨著濃度的增大而減小。

        圖5:Pb2+濃度與接觸時間對去除率的影響

        3 結論

        本實驗得到主要實驗結論如下:

        (1)煅燒溫度越高,貝殼粉對重金屬降解效果越好。

        (2)煅燒貝殼粉對鉛離子的吸附是強烈依賴溶液pH,貝殼粉投加量一定的情況下,隨著溶液初始濃度的增加,鉛離子的去除效率不斷降低。

        (3)煅燒貝殼粉對水體中鉛離子的吸附性能良好,且在投加量小的情況下對相對高濃度溶液的具有較高的去除效率。

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