李建榮，孫藝萍，羅桂林，陳兵兵，郭廣君

(1 寧夏理工學院理學與化學工程學院，寧夏 石嘴山 753000；2 寧夏食品安全協(xié)會，寧夏 銀川 750001)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于環(huán)境的破壞也變得越來越嚴重，我國正面臨著嚴重的環(huán)境問題。在眾多的環(huán)境污染中，水資源的污染逐漸受到越來越多的關注[1-3]。如果大量有毒、有害污染物任意排放，就會對生態(tài)環(huán)境造成污染，從而影響人們的日常生活[4-7]；高鹽廢水中的重金屬大多由化工廠、實驗室等產(chǎn)生，這些廢液大多是致突變，致畸變，致癌物質(zhì)，如果不經(jīng)處理直接排入下水道或環(huán)境水體中，其中有害物質(zhì)經(jīng)長期積累會對周邊水源，大氣，土壤等環(huán)境造成嚴重危害[8-10]。因此，本文研究了化學沉淀法對實驗室高鹽廢水中重金屬離子去除效率的影響和規(guī)律，重點研究重金屬離子的最佳脫除工藝。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

722紫外分光光度計，上海佑科儀器儀表公司；BSA124S電子天平，德國賽多利斯；PHS-3C-3E pH計，上海雷磁；超聲波清洗機，昆山舒美數(shù)控；磁力加熱攪拌器，群安實驗儀器有限公司；容量瓶，廣州市烽祈林實驗設備公司；燒杯，廣州烽祈林設備公司。

硫酸(AR)、磷酸(AR)、氫氧化鈉(AR)、二甲酚橙磷酸(AR)，天津凱通化學試劑；銅試劑(AR)、二甲基芐基羅丹寧(AR)、無水乙醇(AR)、高錳酸鉀(AR)、三氯化鉻(AR)、氯化銅(AR)、硝酸銀(AR)、醋酸鉛(AR)，天津市北聯(lián)精細化學品。

1.2 實驗方法

1.2.1 鉻離子標準曲線繪制

采用紫外可見分光光度法測定樣品中的Cr3+，硫磷混合酸溶液中三價鉻呈現(xiàn)藍色溶液。

標準溶液：稱取2.942 0 g三氯化鉻加入蒸餾水溶解定容到100 mL容量瓶中；硫磷混合酸溶液(硫酸∶磷酸∶水)為15 mL∶15 mL∶70 mL的比例配好冷卻放入100 mL容量瓶中待用。

取6個50 mL容量瓶分別向里面加入0.0 mL，1.0 mL，2.0 mL，3.0 mL，4.0 mL，5.0 mL的標準溶液，再分別加入5.0 mL的硫磷混合酸溶液定容到刻度線，靜置，在580 nm處用紫外分光光度計進行測量。

1.2.2 銅離子標準曲線繪制

采用紫外可見分光光度法測定溶液中Cu2+的含量，以銅試劑作為顯色劑進行顯色，銅離子在銅試劑中呈黃棕色。

標準溶液：稱取0.426 2 g 氯化銅加入蒸餾水溶解，定容到500 mL容量瓶，待用。

分別取6個50 mL容量瓶加入0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL稀釋兩次的標準溶液，再分別加入6.0 mL銅試劑，顯色后加入蒸餾水定容到刻度線，靜置5 min后，在452 nm處用紫外分光光度計進行測量。

1.2.3 銀離子標準曲線繪制

采用紫外可見分光光度法測定溶液中Ag+的含量，二甲基芐基羅丹寧(PDR)由作為顯色劑進行顯色，銀離子在二甲基芐基羅丹寧(PDR)中顯色為血紅色。

標準溶液：稱取0.169 9 g 硝酸銀加入蒸餾水溶解，定容到100 mL容量瓶中，待用。

分別取6個50 mL容量瓶加入0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL標準溶液，再分別加入6.0 mL二甲基芐基羅丹寧(PDR)溶液，顯色后加入蒸餾水定容到刻度線，靜置30 min，在475 nm處用紫外分光光度計進行測量。

1.2.4 錳離子標準曲線繪制

采用紫外可見分光光度法測定溶液Mn7+的含量，稱取0.158 g高錳酸鉀加入蒸餾水溶解，定容到500 mL容量瓶中，獲得錳標準溶液，待用。

分別取6個50 mL容量瓶加入0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL標準溶液，搖勻靜置，在525 nm處用紫外分光光度計進行測量 。

1.2.5 鉛離子標準曲線繪制

采用紫外可見分光光度法測定溶液中Pd2+的含量，雙硫腙由作為顯色劑進行顯色，稱取0.392 4 g醋酸鉛加入蒸餾水溶解，定容到100 mL容量瓶中得鉛標準溶液，待用。

分別取6個50 mL容量瓶加入0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL標準溶液，再分別加入5.0 mL二甲酚橙，顯色后加入蒸餾水定容到刻度線，靜置30 min，在576 nm處用紫外分光光度計進行測量。

2 結果與討論

2.1 化學沉淀法去除鉻離子的研究

取6份20.0 mL三價鉻離子高鹽廢水試樣，加入30.0 mL蒸餾水定容，研究pH=2.0、pH=4.0、pH=6.0、pH=8.0、pH=10.0、pH=12.0的試樣中鉻離子含量，靜置，過濾，加入5 mL硫磷酸混合溶液，顯色定容至100 mL，待測。用紫外可見分光光度計進行測量，數(shù)據(jù)見表1。

表1 鉻離子去除率與pH的關系

由圖1a可知，鉻標準曲線的回歸方程為：y=0.045 7x-0.005 3；R2=0.995 2；說明鉻離子在0.00～2.94 g/L的范圍內(nèi)有良好的線性。

圖1 鉻離子標準曲線(a)，鉻離子去除率與pH的關系(b)

由圖1b可知，pH對三價鉻離子的去除效果較為明顯，在pH=1至pH=8之間三價鉻離子的去除率先呈現(xiàn)快速上升趨勢，再趨于平緩，再快速上升；pH=8至pH=12之間三價鉻離子去除率迅速下降，結果表明當pH=8時，為三價鉻離子最佳脫除工藝。

2.2 化學沉淀法去除銅離子的研究

取6份入20.0 mL二價銅離子高鹽廢水試樣，再加入30.0 mL蒸餾水，研究pH=2、pH=4、pH=6、pH=8、pH=10、pH=12的試樣中銅離子含量，靜置，過濾，加入6.0 mL銅試劑溶液顯色，定容至100 mL，待測。用紫外可見分光光度計進行測量，數(shù)據(jù)見表2。

表2 銅離子去除率與pH的關系

由圖2a可知，銅標準曲線的回歸方程為：y=0.203 5x-0.000 2，R2=0.996 7；證明銅離子在0.00～0.42 mg/L的范圍內(nèi)有良好的線性。

圖2 銅離子標準曲線(a)，銅離子去除率與pH的關系(b)

由圖2b 表明pH對二價銅離子的去除效果較好，在pH=2至pH=4之間銅離子對pH不敏感，pH=4之后二價銅離子去除效率接近直線上升直至pH=6之后不在發(fā)生變化，結果表明當pH=6時，為二價銅離子最佳脫除工藝。

2.3 化學沉淀法去除銀離子的研究

取6份15.0 mL銀離子高鹽廢水試樣，加入20.0 mL蒸餾水，研究pH=2、pH=4、pH=6、pH=8、pH=10、pH=12的試樣中銅離子含量，靜置，過濾，加入6.0 mL二甲基芐基羅丹寧(PDR)溶液顯色，定容至100 mL，待測。用紫外可見分光光度計進行測量，數(shù)據(jù)見表3。

表3 銀離子去除率與pH的關系

由圖3a可知，銀標準曲線的回歸方程為：y=0.001 4x-0.005 8；R2=0.995 1；證明銀離子在0.00～170.00 mg/L的范圍內(nèi)有良好的線性。

圖3 銀離子標準曲線(a)，銀離子去除率與pH的關系(b)

由圖3b表明銀離子在pH=8左右時達到去除率的最大值，pH=8左右為最優(yōu)的脫除工藝，表明溶液中銀離子沉淀完全。當pH>8時沉淀開始出現(xiàn)溶解的情況，說明沉淀物可以溶于較強的堿性環(huán)境中，在用該方法處理含有銀離子實驗室廢水時應該避免加入過量的堿，從而避免銀離子處理效果不好的情況。

2.4 化學沉淀法去除錳離子的研究

取6份10.0 mL錳離子高鹽廢水試樣，加入30.0 mL蒸餾水，研究pH=2、pH=4、pH=6、pH=8、pH=10、pH=12的試樣中銅離子含量，靜置，過濾，定容至100 mL，待測。用紫外可見分光光度計進行測量，數(shù)據(jù)見表4。

表4 錳離子去除率與pH的關系

由圖4a可知，銀標準曲線的回歸方程為：y=15.371x-0.007 9；R2=0.998 5；證明銀離子在0.000～0.032 g/L的范圍內(nèi)有良好的線性。

圖4 錳離子標準曲線(a)，錳離子去除率與pH的關系(b)

由圖4b表明錳離子對pH變化不明敏感，所以用調(diào)節(jié)pH來去除七價錳離子不理想，可以嘗試還原成為二價錳離子，因為二價錳離子對pH較為敏感，再進行錳離子的測量和最優(yōu)去除pH的比較。

2.5 化學沉淀法去除鉛離子的研究

取6份20.0 mL鉛離子高鹽廢水試樣，再加入30.0 mL蒸餾水，研究pH=2、pH=4、pH=6、pH=8、pH=10、pH=12的試樣中銅離子含量，靜置，過濾，加入5.0 mL二甲酚橙溶液顯色，定容至100 mL，待測。用紫外可見分光光度計進行測量，數(shù)據(jù)見表5。

表5 鉛離子去除率與pH的關系

由圖5a可知，鉛標準曲線的回歸方程：y=0.000 2x-0.001 9；R2=0.998；證明該離子在0.00～400.00 mg/L的范圍內(nèi)有良好的線性。

圖5 鉛離子標準曲線(a)，鉛離子去除率與pH的關系(b)

由圖5b表明當pH開始增大鉛離子的去除率開始升高時，隨之沉淀開始出現(xiàn)，當pH=6左右時沉降開始稍微減緩，pH>8左右時可以看到去除率開始降低，沉淀開始溶解。結果表明pH=8左右時為鉛離子脫除最佳工藝。

3 結 論

本文研究了化學沉淀法處理高鹽廢水中重金屬離子脫除方法，通過調(diào)節(jié)試樣中pH的不同研究重金屬離子的脫除最佳工藝，鉻廢液，銅廢液、銀廢液、銅廢液、錳廢液和鉛廢液五種重金屬鹽廢液在不同pH條件下對沉降效果和去除率的影響，研究表明：鉻離子最佳脫除工藝為pH=8，脫除率為96.9%，銅最佳脫除工藝為pH=6，脫除率為93.8%，銀最佳脫除工藝為pH=8，脫除率為80.4%，鉛最佳脫除工藝為pH=8，脫除率為89.2%，其中錳離子對pH的變化去除現(xiàn)象不明顯，脫除率為46.7%；研究了化學沉淀法對實驗室高鹽廢水中重金屬離子去除效率的影響和規(guī)律，為實驗室高鹽廢水處理提供參考。