殼聚糖衍生物處理工業廢水中的銅離子

姜玉梅

摘 要： 本文采用共混沉降法，把殼聚糖跟蛭石進行了復合。并用此蛭石-殼聚糖復合吸附劑處理工業廢水中的重金屬Cu■。通過蛭石-殼聚糖吸附劑投加量、吸附時間、溶液pH值、Cu■濃度對吸附的影響試驗，得出蛭石-殼聚糖吸附Cu■的最佳工藝條件，為蛭石-殼聚糖在廢水處理中應用提供了理論依據。

關鍵詞： 殼聚糖 蛭石 重金屬 Cu■ 分光光度法

1.引言

在有色冶煉、電鍍、電路板等工業中產生的含銅廢水，對環境和人體有一定的危害，因此除去廢水中的Cu■很有必要。殼聚糖作為一種高分子絮凝劑，在吸附過程中存在離子交換、氫鍵吸引、物理吸附等作用，并以其獨有的絮凝，成膜、吸附、螯合等性能在廢水處理得到廣泛研究和應用[1]。蛭石這種材料來源廣泛，且價格便宜，對金屬離子具有較好的吸附能力。現將兩種物質復合，不僅充分利用了殼聚糖吸附重金屬離子無二次污染的優勢，而且蛭石負載殼聚糖后加大了殼聚糖吸附金屬離子的面積，從而減少殼聚糖的投加量，降低成本，為蛭石-殼聚糖在廢水處理中應用提供了理論依據。

2.實驗部分

2.1儀器與試劑

試劑：殼聚糖（脫乙酰度為90.1%），蛭石（≧99.8%），硫酸銅，鹽酸羥胺，檸檬酸三鈉，新亞銅靈，三氯甲烷，工業含銅廢水等。

儀器：紫外可見分光光度計；恒溫干燥箱；電子恒溫水浴等。

2.2蛭石-殼聚糖吸附劑的制備

以1：20的比例取殼聚糖1g與蛭石20g混合，加入25ml2.4mol/L的醋酸，使之充分溶解后，于室溫下加入20ml5mol/L的NaOH溶液。混合液由糊狀凝聚成膠體狀，且與燒杯壁完全脫離。周圍溶液澄清呈透明狀，將膠體團抽濾、洗滌、干燥后研磨、過篩裝瓶，作為吸附劑備用[2]。

2.3吸附率的測定方法

采用標準加入法的測定方法：每單份取20ml工業含銅廢水，加入25ml銅標準使用溶液，依次實驗。

3.結果與討論

3.1 pH值對吸附效率的影響

稱取0.15吸附劑，置于放有20ml工業含銅廢水于磨口錐形瓶中，加入25ml銅標準使用液，用1mol/l的NaOH或1mol/l的HCl調節不同的pH值，依次為5、6、7、8，在25℃恒溫水浴中，吸附時間為20min的條件下，測定pH對Cu■吸附率的影響。實驗數據見表1：

表1 最佳pH值的測定

從該pH實驗結果來看，當pH增加，吸附率增加，吸附效率為61.25%～86.25%，在低pH環境下，溶液溶液中的H+的濃度較大，H■會與重金屬離子爭奪吸附劑的吸附點位，從而導致吸附劑對Cu■的吸附量低，隨著pH高，H■濃度下降，競爭作用減弱，使得吸附效率增加，但pH達到7時，吸附效率最好，為86.25%。

3.2吸附劑投加量對吸附效率的影響

在pH值為5的條件下，采用20目過篩的吸附劑[3]，取投加量為0.15g、0.20g、0.25g、0.30g，置于放有20ml工業含銅廢水于磨口錐形瓶中，加入25ml銅標準使用溶液，在25℃恒溫水浴中震蕩，吸附時間為20min條件下，測定投加量對Cu■吸附率的影響。結果如表2所示。

表2 最佳投加量的測定

由吸附劑投加量試驗可知：隨著吸附劑的用量增加，使得重金屬Cu■的吸附點位增多，吸附效率也就增加。但當吸附劑用量達到一定程度后，由于吸附材料間的相互碰撞，溶液中可吸附的量一定，且吸附反應是動態平衡反應，因此吸附劑為0.25g時，吸附效果最好，為82.50%。

3.3吸附時間對吸附效率的影響

稱取0.15g吸附劑，置于放有20ml工業含銅廢水于磨口錐形瓶中，加入25ml銅標準使用溶液，在pH=5的條件下，在25℃恒溫水浴中，吸附時間為20、25、30、35，測定不同時間對Cu■吸附率的影響[4]。結果如表3所示。

表3 吸附時間對吸附率的測定

由表3可知：隨著時間的不斷增加吸附效率也不斷增加。但在25min的時候吸附劑的吸附率達到了飽和，時間再增加吸附率反而下降。因此吸附劑在25min的時候吸附效率最高，為80.00%。

3.4質量比對吸附效率的影響

稱取質量比分別為0.04、0.06、0.08、0.10的吸附劑0.15g，置于放有20ml工業含銅廢水于磨口錐形瓶中，加入25ml銅標準使用溶液，在pH=5的條件下，在25℃恒溫水浴中，吸附時間為25min條件下，測定投加量對Cu吸附率的影響。結果如表4所示。

表4 吸附劑最佳質量比的測定

由表4可知：隨著殼聚糖與蛭石質量比的增加，復合吸附劑對Cu的吸附效率也慢慢提高，當殼聚糖和蛭石的質量比達到0.06是吸附效率最高，吸附率為81.25%。

4.結語

根據蛭石-殼聚糖處理工業含銅廢水的研究，實驗結果表明，蛭石-殼聚糖吸附Cu的最佳工藝條件為：在溫度為25℃、吸附時間為25min、投加量為0.25g/L、pH為7，用殼聚糖/蛭石質量比為0.06，吸附率高，吸附效果好，因而在廢水處理中有著廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]郭繼香，袁存光.吸附法處理石油污水中COD的實驗研究（Ⅰ）——吸附劑及吸附條件的選擇[J].精細化工，2000，17（9）：522-525.

[2]蔣茹，朱華躍，曾光明.石英砂負載殼聚糖吸附劑對Cu2+吸附性能的研究[J].2008.

[3]丁萍，黃可龍，李桂銀.殼聚糖衍生物對Zn（Ⅱ）的吸附動力學及機理研究[J].化學通報，2006（7）：503-507.

[4]石太宏，陳堅，鄒書劍.負載型吸附劑在廢水處理中的研究進展[J].安全與環境工程，2008，15（4）：36-37.