黑面包實驗產物對廢水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 陽志高

黑面包實驗產物對廢水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 陽志高

將黑面包實驗廢棄物處理后用于鉛離子的吸附實驗，探討鉛離子的初始濃度、吸附劑用量、溶液pH值對吸附鉛離子的影響，并進行鉛離子脫附實驗，考察黑面包實驗炭產物的再生能力。實驗結果表明，黑面包實驗廢棄物可以有效去除溶液中的鉛離子。

黑面包；實驗；鉛離子

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.01.136

1 前言

含鉛離子的工業(yè)廢水主要來源于機械加工、礦山開采、鋼鐵及有色金屬冶煉和鉻黃顏料等，每年的排放量極大，對環(huán)境和人體造成嚴重的威脅。國內外利用各種多孔材料吸附鉛離子的研究不在少數。在此之前，對人教版必修一教材中黑面包實驗廢棄產物展開研究[1]，蔗糖經過濃硫酸炭化后形成多空的海綿狀炭，并引入磺酸基團。本文將黑面包實驗廢棄物處理后用于鉛離子的吸附實驗，取得較為滿意的結果。

2 實驗部分

實驗用品移液管、容量瓶、錐形瓶、注射器、精密微型電子分析天平、磁力攪拌恒溫水浴鍋、原子吸收分光光度計、硝酸鉛、黑面包實驗廢棄物。

黑面包實驗廢棄物預處理將黑面包實驗產物用去離子水充分洗滌，至洗滌液中檢測不到硫酸根離子止；加去離子水煮沸2 h，中間換水一次，以充分除去吸附的硫酸分子和其他可溶性物質；過濾，80 ℃條件下干燥12 h。

吸附實驗

1）系列濃度鉛離子（Pb2+）標準溶液的配制：準確稱取0.800 g硝酸鉛于500 mL燒杯中，加入適量去離子水攪拌溶解，轉至1 L容量瓶中加水定容，搖勻，得到500 mg· L-1Pb2+的標準溶液；準確移取25.00 mL 500 mg·L-1Pb2+的標準溶液于250 mL容量瓶中，加入去離子水定容，搖勻，得到50 mg·L-1Pb2+的標準溶液。

2）吸附時間的影響：準確稱取0.8 g黑面包實驗炭產物于250 mL錐形瓶，加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+標準溶液，常溫下攪拌，在吸附時間達到1、2、3、5、7、9小時，分別于上層清液取樣測定鉛離子濃度，計算吸附量qt和除鉛率￡；溶液中鉛離子濃度用原子吸收火焰法測定。吸附量qt和除鉛率￡的計算公式如式（1.1）和式（1.2）：

式中，qt——t時刻吸附量（mg/g）；V——溶液體積（L）；C0——吸附前鉛離子的濃度（mg·L-1）；Ct——t時刻鉛離子的濃度（mg·L-1）；W——黑面包實驗炭產物的質量（g）；￡——除鉛率（%）。

3）吸附劑用量的影響：準確稱取0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包實驗炭產物分別放置于4個250 mL錐形瓶中，分別加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液，室溫下攪拌；在吸附時間達到10、20、30、40、50、60、120、180分鐘，分別于上層清液取樣測定Pb2+濃度，計算吸附量qt和除鉛率￡。

4）pH值的影響：準確量取4份50 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液分別加入4個潔凈的錐形瓶，使用鹽酸和燒堿調節(jié)溶液pH值，pH值分別為2.5、3.5、4.5、5.5；再分別加入0.2 g黑面包實驗炭產物，吸附時間達到10、60分鐘，分別于上清液取樣測定鉛離子濃度，計算吸附量qt和除鉛率￡。

3 結果與討論

吸附時間的影響實驗探究了黑面包實驗炭產物對Pb2+吸附達到平衡所需時間，以0.8 g黑面包實驗炭產物為吸附劑，于250 mL錐形瓶中加入200 mL 50 mg?L-1Pb2+溶液，實驗結果如表1所示：黑面包實驗炭產物鉛離子的吸附非常迅速，在實驗設置的10～20 min內，溶液中鉛離子的濃度僅僅在比較微小的范圍內波動，說明已達到吸附平衡。

表1 吸附時間對除鉛率和吸附量的影響

吸附劑用量的影響為了確定最佳吸附劑用量，在相同的吸附時間內（10 min），在分別研究了0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包實驗炭產物對200 mL 50 mg·L-1鉛離子溶液中鉛離子的吸附效果，吸附結果如表2所示：隨著吸附劑用量的增大，除鉛率增大，而吸附量降低。實驗條件下鉛離子最大脫除率達97.28%，黑面包實驗炭產物的最大吸附量為17.38 mg/g；在保證較佳的鉛離子脫除率的條件下，選擇吸附劑用量為0.8 g為適宜的吸附劑投入量。

表2 黑面包實驗炭產物除鉛率和吸附量結果

pH值對吸附的影響為確定黑面包實驗炭產物對鉛離子吸附的最佳pH，實驗中使用氫氧化鈉溶液和鹽酸調節(jié)pH值，由于鉛離子在pH值達到6時開始發(fā)生沉淀，故實驗設定pH值為2.5、3.5、4.5、5.5；不同pH值條件下黑面包實驗炭產物對鉛離子的吸附效果如表3所示：pH值過低時，由于存在大量氫離子，與鉛離子形成競爭關系，導致除鉛率大幅下降；pH值增大時，除鉛率呈上升趨勢，黑面包實驗炭產物對鉛離子吸附的最佳pH值在4.5～5.5之間。

表3 pH值對黑面包實驗炭產物除鉛率的影響

4 結語

將黑面包實驗廢棄物用于研究廢水中鉛離子的吸附實驗，取得理想的實驗結果；對演示實驗廢棄物的二次利用，不僅體現了綠色環(huán)保的新型化學理念，更重要的是通過創(chuàng)造問題并解決問題，培養(yǎng)了學生的實驗創(chuàng)新能力和動手能力。同時，該實驗對農村中學化學實驗教學更有指導性的意義。

[1]陽志高,易富饒,隆坤明,等.黑面包實驗廢棄物催化乙酸乙酯合成的探究[J].化學教與學.2011(1):72-73.

G633.8

B

1671-489X(2016)01-0136-02

作者：戴莛洋、陽志高，寧鄉(xiāng)縣第一高級中學教師，中學一級教師，研究方向為有機催化（410660）。