楊增霞，宋露露，楊林

(青海師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810008)

六價(jià)鉻[Cr(Ⅵ)]是一種嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境的污染物，已列入中國水環(huán)境污染物黑名單，去除方法有離子交換法、吸附法、電解法等[1-10]，其中吸附法因成本低、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[11-16]。近幾年來，國內(nèi)研究采用改性柚子皮[17]、平菇[18]、小麥秸稈[19]、蠶繭等[20]去除水中Cr(Ⅵ)，國外有學(xué)者用橄欖蔗渣[21]、龍眼種子等[22]為吸附劑。本文用麩皮作為生物吸附劑，探究麩皮用量、pH、吸附時(shí)間、Cr(Ⅵ)初始濃度等對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響，為水污染治理提供了吸附性能良好的生物吸附劑，也探索了一條“變廢為寶”的新途徑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

麩皮，取自本地面粉加工廠，經(jīng)60 ℃干燥后，粉碎篩分為20～40目粒徑大小，用去離子水洗滌2次，在60 ℃下干燥24 h，置于干燥器存儲(chǔ)、備用；重鉻酸鉀、二苯碳酰二肼、丙酮、硫酸、磷酸、氫氧化鈉均為分析純;蒸餾水和去離子水,實(shí)驗(yàn)室自制。

ESJ200-4B型電子分析天平；722S型紫外/可見分光光度計(jì)；202-2AB電熱恒溫干燥箱；PHSJ-3F型數(shù)字酸度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

以K2Cr2O7溶液模擬含Cr(Ⅵ)廢水。在溫度25 ℃下，移取Cr(Ⅵ)離子濃度為50 mg/L的K2Cr2O7溶液10.00 mL于錐形瓶中，用4 g/L NaOH和1+1H2SO4溶液調(diào)節(jié)pH為1，添加麩皮吸附劑200 g/L，吸附4 h。吸附溶液加熱消解后，采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467—87)測定溶液中Cr(Ⅵ)濃度，計(jì)算Cr(Ⅵ)去除率。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑麩皮用量對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響

在溫度、初始濃度、時(shí)間、pH不變的條件下，麩皮投加量對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響見圖1。

由圖1可知，隨著麩皮投加量的增加，Cr(Ⅵ)的去除率增大，麩皮投加量200 g/L時(shí),Cr(Ⅵ)去除率可達(dá)96.5%，說明麩皮對(duì)Cr(Ⅵ) 的去除效率較高。

2.2 pH對(duì)Cr(VI)去除率的影響

在溫度、初始濃度、時(shí)間、麩皮投加量不變的條件下，調(diào)節(jié)pH為1～8，pH對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響，見圖2。

2.3 吸附時(shí)間對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響

在溫度、初始濃度、吸附劑投加量、pH不變的條件下，吸附時(shí)間對(duì)Cr(Ⅵ)去除率的影響見圖3。

由圖3可知,隨著吸附時(shí)間增長，麩皮對(duì)Cr(Ⅵ)的去除率逐漸增大，相比于改變其他條件，增加吸附時(shí)間時(shí)Cr(Ⅵ)的去除率變化的幅度不是很大，說明吸附時(shí)間對(duì)Cr(Ⅵ)的去除率影響不是主要因素。開始吸附時(shí)，去除率迅速增大，一段時(shí)間后，去除效率降低，這是因?yàn)殚_始吸附時(shí)吸附劑表面含有大量可用的活性吸附位點(diǎn)，隨時(shí)間的增加，吸附位點(diǎn)被占用，去除率就下降。

2.4 Cr(Ⅵ)離子溶液初始濃度對(duì)去除率的影響

在溫度、時(shí)間、麩皮投加量、pH不變的條件下，改變Cr(Ⅵ)溶液初始濃度，初始濃度對(duì)去除率的影響見圖4。

由圖4可知,Cr(Ⅵ)去除率隨Cr(Ⅵ)溶液初始濃度的增加而下降，Cr(Ⅵ)的去除率可以從5 mg/L時(shí)的94.20%降到不再對(duì)Cr(Ⅵ)有去除作用，主要是麩皮為疏松的層狀結(jié)構(gòu)，所以麩皮表面的活性位點(diǎn)會(huì)隨著Cr(Ⅵ)濃度的增大而很快達(dá)到飽和狀態(tài)，去除率就隨著降低，甚至沒有作用[25]。因此，Cr(Ⅵ) 初始濃度以5 mg/L為宜。

2.5 小結(jié)

麩皮可以作為生物吸附劑有效去除廢水中Cr(Ⅵ)，在麩皮用量200 g/L、pH=2、Cr(Ⅵ)初始濃度為5 mg/L、吸附240 min時(shí)，Cr(Ⅵ)去除率可以達(dá)到99.31%。4個(gè)影響因素中，pH對(duì)去除率的影響最顯著。

2.6 吸附動(dòng)力學(xué)

在溫度為25 ℃下，移取5 mg/L的K2Cr2O7溶液10.00 mL于錐形瓶中，加入2.0 g麩皮，調(diào)節(jié)pH為2，分別吸附30,45,60,120,180,210,240 min，計(jì)算不同時(shí)間的吸附量，并作圖，用準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)擬合，結(jié)果見表1。

表1 動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)Table 1 Fitting parameters of kinetic model

由表1可知，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能較好地描述麩皮對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過程，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)主要受吸附質(zhì)與吸附劑間的離子鍵或共價(jià)鍵作用，可以推斷有機(jī)物在麩皮上的吸附為化學(xué)吸附,擬合的qe與實(shí)驗(yàn)值更接近。

2.7 吸附等溫線

在溫度25 ℃下，移取濃度分別為5,10,20,30,40 mg/L的K2Cr2O7溶液10.00 mL于錐形瓶中，加入2.0 g麩皮，調(diào)節(jié)pH為2，吸附240 min，分別采用Langmuir和Freundlich等溫吸附模型對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見表2。

表2 吸附等溫參數(shù)Table 2 Adsorption isotherm parameters

由表2可知，F(xiàn)reundlich等溫模型更符合麩皮對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過程，說明該體系的吸附主要為多分子層吸附，而且是非均質(zhì)表面的化學(xué)吸附過程。Langmuir模型參數(shù)中吸附平衡常數(shù)b=5.175 15>0，說明反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，即麩皮可自行吸附 Cr(Ⅵ)。

3 結(jié)論

(1)麩皮可以有效去除廢水中Cr(Ⅵ)，當(dāng)麩皮用量為200 g/L，pH=2，Cr(Ⅵ)初始濃度為5 mg/L，吸附240 min時(shí)，Cr(Ⅵ)的去除率是99.31%。

(2)麩皮對(duì)Cr(Ⅵ)離子的吸附過程接近準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附符合Freundlich等溫模型，飽和吸附量為55.44 mg/kg。