花生殼及其炭黑對(duì)Cu2+的吸附研究

王昱月+陳金光

治理廢水中重金屬的方法很多，其中利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為吸附材料治理水中的重金屬受到了廣泛的關(guān)注。在我國，花生殼主要作為燃料或當(dāng)作廢渣棄去，造成自然資源的極大浪費(fèi)。如果能夠?qū)U棄的農(nóng)業(yè)資源利用起來以廢治廢，勢(shì)必會(huì)取得良好的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)外也對(duì)此進(jìn)行了研究，范建鳳等對(duì)玉米芯對(duì)水中鎳離子吸附的效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在溫度為35 ℃，初始濃度為10 mg/L，pH值約為6，吸附時(shí)間為2.5 h，玉米芯用量為0.1 g的條件下，玉米芯對(duì)Ni2+的吸附容量達(dá)到了1.6 mg/g以上。本文將對(duì)利用花生殼及其炭黑做為吸附劑吸附溶液中的Cu2+進(jìn)行研究，并探討吸附時(shí)間、pH值、吸附劑用量等因素對(duì)吸附效果的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器和材料

儀器和設(shè)備。pHS-10型便攜式智能酸度計(jì)，微波消解儀（MILETONE），高速萬能粉碎機(jī)（FW100型），108目分樣篩；電子天平，馬弗爐，Z-5000型塞曼原子吸收分光光度計(jì)，DHG-9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，恒溫?fù)u床。

花生殼及其炭黑材料的制備。用去離子水將花生殼洗凈，將其放入烘箱中，經(jīng)8 h烘干后取出。冷卻后將其粉碎成均勻粉末，再用108目分樣篩分樣，密封保存。把經(jīng)過處理的花生殼樣品置于坩堝中，裝滿后加蓋，置于馬弗爐中熱解，升溫到750 ℃加熱1 h。冷卻后用1 mol/L的鹽酸在搖床上震蕩6 h，過濾，去離子水沖洗直至濾液為中性，放入105 ℃烘箱中烘干取出備用。

結(jié)果與討論

吸附時(shí)間的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及炭黑（各9份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，然后置于恒溫?fù)u床（設(shè)置條件：25 ℃，150 r/min），分別在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h時(shí)取出一瓶，過濾后對(duì)濃度進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)花生殼及其炭黑的吸附量隨時(shí)間增加而增大，吸附時(shí)間超過8小時(shí)后，吸附量的增加速度驟然減小。所以，選擇吸附時(shí)間8 h進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

PH值的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及其炭黑（各6份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，用1 mol/l的HCl和NaOH將溶液的pH調(diào)節(jié)為1、2、3、4、5、6（在pH大于7時(shí)有沉淀產(chǎn)生，不適于固液的分離，所以不做研究），而后置于恒溫?fù)u床（條件同上），在最佳吸附時(shí)間8h后取出，過濾后測(cè)量濃度。通過觀察數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)強(qiáng)酸條件下花生殼及其炭黑的吸附能力很弱，在弱酸的條件下吸附效果較好，且在pH值為6時(shí)吸附量最大，所以選擇最佳pH為6。

投加量的影響。分別稱取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生殼粉末及其炭黑，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調(diào)節(jié)為最佳pH 6，而后置于恒溫?fù)u床（條件同上），在最佳吸附時(shí)間8 h后取出，過濾后適當(dāng)稀釋，測(cè)量濃度?；ㄉ鷼さ奈搅繛?2、48、57、59、65、67 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為89、99、100、100、100、100 mg/g。

從吸附量可以看出，花生殼粉末在投加量為0.80 g時(shí)吸附基本達(dá)到飽和，因此選擇0.80 g作為最佳投加量；花生殼炭黑在投加量為0.20 g的時(shí)達(dá)到了99 %的吸附率，因此選擇0.20 g作為最佳投加量。

溫度的影響。稱取花生殼粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的錐形瓶，倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調(diào)節(jié)為最佳pH 6，置于恒溫?fù)u床（分別設(shè)置溫度為15 ℃、25 ℃、40 ℃，轉(zhuǎn)速150 r/min），在最佳吸附時(shí)間8 h后取出，過濾后測(cè)量濃度。花生殼的吸附量為11.07、11.25、11.25 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為55.80、55.90、56.90 mg/g。

可以看出，這個(gè)溫度區(qū)間對(duì)花生殼及其炭黑吸附銅離子的影響不大。所以選擇25 ℃做為花生殼以及其炭黑的最佳吸附溫度。

以花生殼及花生殼為原料制成的炭黑吸附質(zhì)量濃度為100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附條件分別為：吸附時(shí)間均為8 h，pH為6，投加量分別為0.80 g以及0.20 g，溫度均為25 ℃。endprint