雞蛋殼吸附實(shí)驗(yàn)室廢水中六價(jià)鉻的影響因素研究*

童 玲，田林鋒，羅桂林，朱旭超，姜文娟，馬映雪

(1.石嘴山市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，寧夏 石嘴山 753000；2.寧夏生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，寧夏 銀川 250001；3.寧夏理工學(xué)院 理學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000)

實(shí)驗(yàn)室廢水主要有有機(jī)廢水和無機(jī)廢水。無機(jī)廢水主要有酸、堿及其重金屬鹽類，重金屬鹽類中含鉻(Ⅳ)廢水是其中的一種。眾所周知，重金屬鉻(Ⅳ)的危害是巨大的，它可以在環(huán)境以及人體中長期積累，這對人體的傷害很大。長期接觸含鉻(Ⅳ)的廢液，或者一次性攝入過量的含鉻廢液，會(huì)使人體致癌。因此，對含鉻廢水進(jìn)行科學(xué)、合理、及時(shí)的處理便顯得尤為關(guān)鍵[1-4]。

當(dāng)前，對含鉻廢水的處理有很多種方法。比如：化學(xué)還原法、離子交換法、活性炭吸附法、電解還原法、反滲透法、生物吸附法等。目前使用最多的仍為活性炭吸附法，但是，活性炭價(jià)格比較昂貴，吸附強(qiáng)度比較慢，在吸附、再生、往返使用中損耗比較大，揮發(fā)分比較低，不利于脫硝[5-8]。

雞蛋殼主要成分是碳酸鈣，表面有很多微小氣孔。雞蛋殼本身具有較大的比表面積和優(yōu)良的液相吸附性能，可以作為一種很好的吸附劑去除廢水中的六價(jià)鉻。因此，本文以雞蛋殼為吸附劑，對實(shí)驗(yàn)室含鉻(Ⅳ)廢水進(jìn)行處理工藝研究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

雞蛋殼、重鉻酸鉀、濃硫酸、NaOH、乙醇、二苯碳酰二肼等。

容量瓶、移液管、紫外可見光分光光度計(jì)、燒杯、多功能高速粉碎機(jī)、量筒、電子天平、烘箱、pH計(jì)等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 雞蛋殼的預(yù)處理

將收集的雞蛋殼進(jìn)行預(yù)處理。首先將雞蛋殼清洗，然后用蒸餾水浸泡、烘干、粉碎，進(jìn)行殼膜分離，最后將制備好的蛋殼粉收集，備用。具體處理方法參考文獻(xiàn)[9-12]進(jìn)行。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及六價(jià)鉻的測定

采用二苯碳酰二肼紫外分光光度法，在酸性溶液中，六價(jià)鉻離子與顯色劑在最大吸光波長 540 nm 處有強(qiáng)的吸光度，其吸光度與濃度符合郎波-比爾定律[13-14]。

1.2.3 雞蛋殼吸附六價(jià)鉻性能研究

雞蛋殼表面有很多微小氣孔，具有較大的比表面積和優(yōu)良的液相吸附性能。雞蛋殼對六價(jià)鉻的吸附主要是物理吸附，吸附過程既有單分子層吸附，又有多分子層吸附，需要從外界吸收能量，不能自發(fā)完成。首先，取實(shí)驗(yàn)室含鉻廢水 100 mL(c=8.16×10-5mol/L)，加入一定量制備好的蛋殼粉，分別測定振蕩時(shí)間、溶液的pH值、溶液體系的溫度以及蛋殼粉加入量對廢水中六價(jià)鉻的去除效果進(jìn)行研究，從而掌握雞蛋殼對于六價(jià)鉻吸附的性能[15-17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值的影響

取 100 mL 含鉻廢水，加入雞蛋殼粉 2.0 g 左右，保持體系溫度為 25 ℃，振蕩時(shí)間在 35 min 的條件下，分別測定不同pH值(1.00、1.46、2.05、2.54、3.09、3.50)下，雞蛋殼對六價(jià)鉻的去除效果。如表1所示。

表1 不同pH值雞蛋殼對六價(jià)鉻去除率的影響

由表1中可知，在溶液pH=2.05時(shí)，溶液中鉻(六價(jià))的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，去除率達(dá)98.73%。

2.2 振蕩時(shí)間的影響

取廢水 100 mL，加入雞蛋殼粉 2.0 g 左右，保持體系溫度為 25 ℃，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，分別測定不同振蕩時(shí)間(5、10、15、20、25、30、35、40 min)下，雞蛋殼對六價(jià)鉻的去除效果。如表2所示。

表2 不同振蕩時(shí)間雞蛋殼對六價(jià)鉻的去除率的影響

由表2得出，從 5 min 到 40 min，隨著溶液振蕩時(shí)間的逐漸增加，溶液中鉻(六價(jià))的去除率逐漸增加，當(dāng)溶液振蕩時(shí)間在 35 min 時(shí)，溶液中鉻(六價(jià))的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，在95.76%左右。隨后，溶液中鉻(六價(jià))的去除率，隨著溶液振蕩時(shí)間的逐漸增加，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。

2.3 雞蛋殼投加量的影響

取廢水 100 mL，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，保持體系溫度為 25 ℃，分別加入不同質(zhì)量的及蛋殼粉，振蕩 35 min，分別測定其吸光度值，求其去除率，具體數(shù)據(jù)如表3。

表3 雞蛋殼投加量對六價(jià)鉻去除率的影響

由表3得出，隨著溶液雞蛋殼投加量的逐漸增加，溶液的去除率首先逐漸升高，當(dāng)溶液中雞蛋殼投加量在 2.0 g 左右時(shí)，溶液中鉻(六價(jià))的去除率呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，在94.13%左右。隨后，溶液中去除率隨著溶液中雞蛋殼投加量的增加又呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

2.4 體系溫度的影響

取廢水 100 mL，調(diào)節(jié)溶液pH為2.05，加入雞蛋殼粉 2.0 g，分別調(diào)節(jié)體系的溫度為15、20、25、30、35、40 ℃ 時(shí)，分別振蕩 35 min，測定六價(jià)鉻的去除率，結(jié)果見表4。

表4 溶液體系溫度對六價(jià)鉻去除率的影響

在控制溶液pH值、雞蛋殼投加量、溶液振蕩時(shí)間一定的條件下。隨著溶液體系溫度的逐漸增加，溶液中鉻(六價(jià))的去除率首先逐漸升高，當(dāng)溶液體系溫度在 25 ℃ 左右時(shí)，溶液中的吸光度呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，溶液中鉻(六價(jià))的去除率在99.18%左右。

3 結(jié)論

1)通過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)pH為2.05，雞蛋殼的投加量為2.0g左右，振蕩時(shí)間為 35 min 左右，體系溫度為 25 ℃ 左右時(shí)，雞蛋殼對六價(jià)鉻的吸附效果最高，可達(dá)95%左右。

2)采用雞蛋殼吸附廢水中六價(jià)鉻，去除效率不比活性炭吸附效率低，但是從經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面考慮，雞蛋殼更佳經(jīng)濟(jì)適用。

3)采用固廢雞蛋殼為吸附劑，從保護(hù)環(huán)境和固廢資源再利用方面考慮，達(dá)到了固廢綜合再利用的目標(biāo)，不僅保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)也為固廢雞蛋殼的綜合利用后續(xù)研究提供參考。