馬尾藻對污水中重金屬鉛離子吸附率的影響

杜嘉勵 劉春嬋 何燕妮 李丹丹 黃思慶 陳 洪

馬尾藻是一種藻類海洋植物，來源廣泛。藻類具有吸收污水中重金屬的能力[1]，因其有效、低廉和環保引起了國內外的廣泛重視，將馬尾藻用于對重金屬離子的吸附，變廢為寶，探索其在環保等方面的高價值利用具有十分重要的意義[1-2]。本項目是研究馬尾藻對污水中重金屬離子鉛吸附率的影響。

1 實驗部分

1.1 材料、儀器及試劑

材料：馬尾藻，山東。試劑：醋酸鉛、二甲酚橙、六亞甲基四胺等。儀器：DF-101S磁力攪拌器；UV756s紫外分光光度計；JM-A10002電子天平。

1.2 試驗方法

1.2.1 實驗操作

馬尾藻干燥粉末→加入至不同濃度的Pb2+標液中→水浴加熱攪拌→靜置→取其清液于700rpm下離心11min→取2mL濾液于25mL容量瓶中→加入1.0mL二甲酚橙顯色劑和4.0mL六亞甲基四胺緩沖溶液→定容→室溫下顯色5min→在最大吸收波長580nm處測定吸光度→計算馬尾藻對鉛離子的吸附率。

1.2.2醋酸鉛標液最大吸收峰的測定和標準曲線的繪制

采用紫外分光光度法；二甲酚橙顯色劑法[3]測定醋酸鉛標液紫外最大吸收峰（測得波長為580nm）。用上法[3]測定，得標準曲線線性回歸方程：y=0.0593x-0.0038，線性相關系數R2=0.9932，y為吸光度，x為鉛離子的濃度mg/ml。

1.2.3 吸附率的計算

吸附后離子濃度C1=C×稀釋倍數，吸附率=（C0-C1）/C0×100%。其中C為根據測得的吸光度算得的離子濃度（mg/L），C0為鉛離子的起始濃度（mg/L），C1為吸附后鉛離子的濃度（mg/L）。

2 結果與討論

2.1 馬尾藻對污水中重金屬鉛離子吸附率的影響的單因素實驗

2.1.1 馬尾藻用量的影響

120 mg/L鉛離子標液，30℃，吸附7min，pH5，探討馬尾藻用量（g）0.2、0.4、0.6、0.8、1.0五水平對吸附率的影響。吸附率(%)分別是：71.70，79.69，81.54，80.40，75.13。馬尾藻用量為0.6 g時，吸附率最高，隨著用量的增加，吸附率逐漸下降，可能原因是馬尾藻用量過多造成屏蔽效應，導致吸附率下降。

2.1.2 離子濃度的影響

馬尾藻用量0.6 g，30℃，7min，pH5，探討鉛離子標液（mg/L）為80、100、120、140、160五水平對吸附率的影響。吸附率(%)分別是：75.97，78.94，81.38，81.01，81.11，馬尾藻的吸附效果隨鉛離子濃度的增加而增加，當鉛離子濃度超過120 mg/L時，吸附率變化不大，這可能是由于馬尾藻對鉛離子的吸附已達到飽和。當鉛離子濃度達到120 mg/L時，吸附率達到最大值。

2.1.3 吸附時間的影響

馬尾藻用量0.6 g，120 mg/L鉛離子標液，30℃，pH5，探討吸附時間（min）為1、3、5、7、9五水平對吸附率的影響。吸附率(%)分別是：79.73，80.80，81.27，81.42，81.08，吸附效果隨時間的增加而增加。當吸附時間為7min時，吸附率最大，隨后隨著吸附時間的増長，吸附率下降，這可能是因為溶液中存在的醋酸根離子與鉛離子形成絡合物，從而干擾馬尾藻細胞壁中的活性基團對鉛離子的絡合，導致吸附率下降。

2.1.4 不同pH值的影響

馬尾藻用量0.6，120mg/L鉛離子標液，30℃，7min，探討pH為2、3、4、5、6，五水平對吸附率的影響。吸附率(%)分別是：49.57，69.17，72.39，81.54，69.65，結果表明，不同pH值對吸附率有較大影響。二甲酚橙與鉛離子形成紫紅色的絡合物時，溶液的pH值范圍要求小于6.3。在此條件下，酸性越強，吸附率越低，同時當pH=5時，吸附率最高。這可能是由于在強酸條件下，溶液中的氫離子會與鉛離子競爭結合馬尾藻，導致吸附率下降。

2.1.5 溫度的影響

馬尾藻用量為0.6g，120 mg/L鉛離子標液，吸附7min，pH5，探討溫度（℃）25、30、35、40、45五個水平對吸附率的影響。吸附率(%)分別是：78.13，81.61，80.91，79.85，77.64.從中得出：溫度達到30℃時，馬尾藻對鉛離子的吸附率最高，繼續升溫吸附率下降，可能是由于低溫時馬尾藻中吸附鉛離子的成分活性較低，而高溫又可能會破壞其與鉛離子的結合。

3 正交實驗

根據單因素實驗結果，及比較各因素數據的方差，發現以上5個單因素對吸附率影響最小的為吸附時間，因此固定吸附時間為7min，選擇A馬尾藻用量（g）、B鉛離子濃度（mg/L）、C溫度（℃）、D pH值為考察因素，以吸附率為評價指標，進行正交實驗。

表1正交實驗表

由此得出，影響馬尾藻對污水中重金屬鉛離子吸附率的各因素主次關系：pH＞離子濃度＞馬尾藻用量＞溫度，用極差分析得出最優方案：A2B2C2D2。

4 結論

研究結果表明，pH對吸附率的影響顯著。最優工藝條件為：當離子濃度為120 mg/L時，吸附效果最佳條件為馬尾藻用量0.6 g，溫度30℃，pH5。馬尾藻對重金屬離子鉛具有較好的吸附效果，吸附率達81.21%。