雞蛋殼膜對核素Sr2+的吸附

曾小龍 黃海水 孫志中 丁 冰

(江西晨光新材料股份有限公司，江西 九江 332500)

1 實驗

1.1 實驗儀器

物質稱量使用的是德制StaroriusBP221S電子天平；間歇振蕩在恒溫振蕩器上進行；焙燒用XMT數字溫度控制器控制，在DR2-8電阻爐上完成；pH調節儀；金屬離子的濃度采用島津制作所的Z-5300極化塞曼原子吸收分光光度計測定；吸取液體的是移液管1ul～10ul，10ul～100ul，100ul～500ul三種型號；100ml的磨口錐形瓶若干，試管若干。

1.2 實驗試劑

雞蛋殼膜是從食堂找的雞蛋殼然后用碾磨機碾成粉末，Sr2+是用Sr(NO3)2來配置，HNO3、NaOH 用來調節pH，NaCl 、KCl 、CaCl2、MgCl2、CsCl 、HBO3用來作為離子干擾的物質。

1.3 實驗方法

(1)配置一定濃度的Sr2+作為儲備液；

(2)稱取50mg的雞蛋殼膜若干組，并進行編號；

(3)把雞蛋殼膜與配置好的溶液混合，并放在恒溫震蕩儀中震蕩2h；

(4)2h后過濾、稀釋并原子吸收分光光度計測定濃度；

(5)計算吸附的量。

1.3.1 pH對吸附的影響

pH的大小在試驗中起到很關鍵的作用，它對溶液中離子的存在形式有非常大的影響。因此通過考察雞蛋膜對核素Sr2+的吸附效率隨溶液pH值的變化，可以獲得吸附機理的一些信息。在調節pH時盡量不要引入其他雜質離子，因為我們用的是Sr(NO3)2，所以選HNO3和NaOH 來調節。

雞蛋殼膜對Sr2+在不同pH條件下的吸附：

首先配置200mg/L Sr2+1000mL。

mSr2+=200mg/L×1L=200mg

mSr(NO3)2=mSr2+×211.6/87.6=483.105mg

S S 030第一個S代表“雞蛋殼膜”，第二個S代表 Sr2+，03代表pH，最后一個“0”代表序號。

表1 樣品編號表

表2 樣品編號表

圖1 pH對吸附的影響

1.3.2 吸附動力學

Sr2+動力學曲線的繪制：稱取50mg雞蛋殼膜，分別加入40mlSr2+溶液中，恒溫震蕩儀下吸附，在固定時間間隔內取固液混合物40mlSr2+，經過過濾，稀釋，用原子吸收光譜法測定其濃度。然后算出相對應的吸附量，以單位質量雞蛋殼膜對鍶的吸附量為縱坐標，吸附時間為橫坐標繪制曲線，即得吸附動力學曲線。

在pH=9的條件下，200mg/L的作為工作液，在50mg雞蛋殼膜吸附40ml工作液，在不同的時間間隔取出，過濾，檢測。時間間隔分為5min，10min，20min，30min，1h，1.5h，2.5h，3.5h，5.5h，7.5h，10.5h，13.5h十二個時間段，最后分析出吸附最高時需要的的時間。

K 01 0 K代表吸附平衡；01代表編號，最后一個“0”代表序號。

圖2 吸附動力學

1.3.3 吸附熱力學

在25℃時，pH=9時，考察Sr2+初始濃度分別為0.002，0.005，0.010，0.020，0.040

0.080，0.14，0.2，0.28g/L對吸附效果的影響。然后按照相對應的濃度對溶液稀釋在50-300ppb之間，然后測量濃度。通過資料可知雞蛋殼膜吸附鍶離子的過程是吸熱的，這與前面所述活化能的計算結果相吻合。而反應過程中的Gibbs自由能均為負值，這說明吸附反應在此溫度范圍內均為自發的；對于每種重金屬離子，當溫度從5℃升高到45℃時，Gibbs自由能均變得更負，這說明升高溫度有利于吸附的進行。

SES010第一個S代表雞蛋殼膜，E代表吸附平衡，第二個S代表Sr2+，01代表編號，最后一個0代表序號。

表4 樣品編號表

圖3 吸附熱力學

2 結果

2.1 pH的影響

在不同pH條件下進行雞蛋膜吸附鍶的實驗，可知，在pH為3，4，5，6，7，8，9，10，11的條件下，Sr2+的吸附量在pH=9時最大，因此本實驗中選擇pH=9的條件下進行。質子濃度低，鍶離子更易與碳酸離子結合。pH=9時更適合鍶離子在雞蛋殼膜中找到結合位點。

2.2 吸附動力學

在 pH=9的條件下，在不同時間取適量濾液，測定濾液的濃度，在0～30min時，吸附速度非常快，30min以后吸附比較緩慢，因為被動吸附的時間都比較短，在二小時后，基本達到平衡。隨著吸附的進行，溶液中Sr2+的濃度減小，吸附劑的結合位點都已被占，所以吸附速度變得比較緩慢。

2.3 吸附熱力學

當Sr2+離子濃度在5mg/L時，吸附的百分含量最高，在此濃度下，鍶離子能夠被充分吸附。

3 討論

討論雞蛋殼膜的吸附機理。

pH=9時溶液呈微堿性，在這種環境下pH影響雞蛋殼膜中碳酸鹽的陽離子交換作用。而這種作用是有利于雞蛋殼膜中的離子與鍶離子發生交換的。因為溶液中質子的含量低，鍶離子容易與碳酸鹽結合，從而達到除去的效果；由于蛋殼擁有93%的碳酸鈣含量，所以具有和高含量碳酸鈣的吸附劑相同的功能。由此可斷定蛋殼具有一定程度的吸附性能。蛋殼膜具有由纖維狀蛋白構成的復雜網絡狀結構，因而表面積大，因為大多數的基團都處在雞蛋膜上，如羧基、羥基、二硫基、氨基、亞氨基、巰基等多種官能團，而這些基團能夠為重金屬離子提供豐富的結合位點，從而能表現出良好的吸附性能。而最終的吸附結果是多種機理共同作用的結果。生物吸附機理大體分為兩類：不依賴代謝的被動吸附和基于代謝的主動吸收。

生物富集是一個復雜的過程。其機理取決于生物體或生物材料的表面性質、金屬離子的化學性質、細胞生理狀態及環境因素，因此，不同的微生物吸附同一種金屬離子時，按照細胞的活性其機理也會不同。