關于EDTA法制得鐵鋯復合氧化物對水中Cu2+、Hg2+的吸附研究

侯存東

(泰安市環境保護監測站，泰安 271000)

關于EDTA法制得鐵鋯復合氧化物對水中Cu2+、Hg2+的吸附研究

侯存東

(泰安市環境保護監測站，泰安 271000)

利用白蠟樹葉對鐵鋯復合氧化物進行改良所得材料為吸附劑，在吸附廢水中銅、汞離子時，溶液pH、吸附材料投加量對吸附效果的影響。

重金屬離子；鐵鋯復合氧化物；吸附效果

1 引 言

吸附法因處理成本低處理效果好而被認為是處理重金屬廢水最具有前景的方法。吸附法核心的吸附材料主要有鐵氧化物、鋁氧化物和改性樹脂等。其中鐵鋯復合氧化物是備受關注的復合氧化物之一，但在試驗中發現其吸附穩定性不高，且吸附效果也有待提高。利用白蠟樹葉中含有的有機物對鐵鋯復合氧化物進行改良，改良后的鐵鋯復合氧化物吸附效果及吸附性能明顯提高。

2 標準儲備液的配置和標準曲線的繪制

Cu2+標準儲備液的配置：溫室下稱取3.9g CuSO4溶解轉移到1000mL容量瓶中定容得1g/L的Cu2+標準儲備液。Hg2+標準儲備液的配置：溫室內稱取1.356g HgCl2溶解在燒杯中再轉移到1000mL容量瓶中定容得1g/L的Hg2+標準儲備液。緩沖溶液的配置：緩沖液隨用隨配，取30gNH4Cl溶于適量水中移入500mL容量瓶中，加濃氨水65mL定容，的pH=9.5的緩沖溶液。顯色劑的配置：稱取0.05g的間苯二酚用適量的乙醇將其溶解，加入蒸餾水移入100mL容量瓶中，定容。Cu2+標準曲線的繪制：用 Cu2+標準儲備液配置成1mmol/L的標準使用液，量取0.2mL，0.4mL，0.8mL，1.0mL，1.2mL，1.4mL，1.6mL，1.8mL的標準使用液分別移入100mL比色管中，加入5mL顯色劑，和10mL緩沖液，定容至刻度線，靜等反應完全，用分光光度計在測其吸光度，繪制標準曲線。Hg2+標準曲線的繪制：用 Hg2+標準儲備液配置成1mmol/L的標準使用液，量取0.2mL，0.3mL，0.4mL，0.5mL，0.6mL，0.7mL，0.8mL，0.9mL，1.0mL，1.1mL，1.2mL分別移入100mL比色管中，加入5mL顯色劑，和10mL緩沖液，定容至刻度線，靜等反應完全，用分光光度計在測其吸光度，繪制標準曲線。

3 吸附劑改良樹葉的選取與制備

選擇常見的7種植物的葉片，用蒸餾水洗3-5次晾干，剪碎各稱取5g放置相同規格的燒杯內，加150mL蒸餾水，在水浴鍋內(80℃)加熱2h，溶液抽濾各量取100mL，按鐵鋯總物質的量為0.1mol且比例為1∶4加入ZrOCl2·8H2O和FeCl3，在磁力攪拌器的攪拌下反應2h。用NaOH溶液調pH值范圍到9～9.5，后放置于80℃烘箱內反應24h；去除抽濾，用無水乙醇和蒸餾水清洗3遍，將產物放置103℃的烘箱內烘干24h，取出研磨。

用所配儲備液配置合適濃度(離子濃度10～200mg/L)的模擬廢水，均取50mL的模擬廢水置于相同的錐形瓶內，加入相同量合適的吸附劑，放置在恒溫振蕩器上震蕩反應2h；過濾反應溶液，分別取適當清夜加入顯色劑和緩沖溶液后測定其吸光度計算出種樹葉改良后的吸附劑的去除率。比較選出改良效果較好的樹葉。

4 各影響因素的探究方法

4.1 pH對吸附效果的研究方法

用Cu2+、Hg2+標準儲備液配置成20mg/L的模擬廢水，向兩組各七只相同的錐形瓶內取50mL模擬廢水，用HCl，NaOH調節模擬廢水的pH值分別為3，4，5，6，7，8，9，加入適量(約0.07g)吸附劑，放置于震蕩搖床上震蕩反應2h，過濾后測定溶液中殘留的金屬離子濃度。

4.2 投加量的研究方法

取20mg/L含Cu2+、Hg2+的模擬廢水 50mL，調節pH值為5.5，加入改良后的鐵鋯復合氧化物吸附劑0.02g、0.05g、0.07g、0.10g、0.15g、0.2g、0.3g 進行吸附劑用量實驗，吸附反應2h，過濾后測定溶液中殘留的金屬離子濃度。

4.3 離子濃度的影響

取濃度為 10mg/L、20mg/L、40mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、300mg/L及400mg/L的含Cu2+、Hg2+模擬廢水各 500mL，25℃下調節水樣 pH 值為5.5，吸附劑 0.07g，放置振蕩器上震蕩吸附2h，過濾后測定溶液中殘留的金屬離子濃度。

5 對吸附劑改良樹葉的選取

室溫下用七種不同樹葉果皮對鐵鋯復合氧化物吸附劑進行改良實驗，用所得材料對含模擬廢水進行吸附試驗，測得對金屬離子的去除率如圖1所示。

圖1 不同樹葉果皮改良吸附劑后的吸附效果

由圖1可以看出經白蠟樹葉改良后的鐵鋯復合氧化物吸附劑的吸附效果要比其他植物，果皮所改良的好。因此在此試驗中選取白蠟樹葉作為改良吸附劑的材料。

6 吸附劑對水中單一離子的吸附行為

6.1 溶液pH值對吸附效果的影響

pH值的不同不僅影響離子的存在形式還影響著吸附劑的活性，因此pH值對吸附水中重金屬離子的效果產生關鍵的影響。

由圖2可知，溶液pH值對吸附劑吸附Cu2+和Hg2+的去除影響很大，在溶液pH值在5附近時吸附效果最佳，溶液pH值達到中性時和堿性后，吸附劑對重金屬離子的去除效果逐漸較低，因此為追求最大去除效果時應將廢水的pH調至5左右。

6.2 投加量對吸附效果的影響

吸附劑所投加量直接影響著吸附效果，投加量的不足和過量都會影響吸附劑去除金屬離子的效果，在投加量由不足慢慢增加時吸附劑對金屬離子的去除率明顯增加，當投加0.07g以上后，去除率不在趨于平穩，再繼續增加吸附劑以后，去除率反而有所下降，這是因為吸附劑濃度過高，會相互碰撞和聚集效應增強，致使隨著吸附劑的投入量增加，單位質量的吸附劑吸附量反而減少，因此不難得出吸附50mL，20mg/L的重金屬離子廢水投加0.07g吸附劑最合適。

圖2 溶液pH值對吸附效果的影響

6.3 廢水初始濃度對吸附效果的影響

在不同Cu2+、Hg2+溶液濃度，20mg/L，40mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L，150mg/L，200mg/L，300mg/L，400mg/L下，投加量一定的情況下，可知隨著濃度不斷增大，去除率不斷減小，吸附量趨于不再變化，達到該材料的最大吸附量。

7 結論與建議

實驗結果表明：在Cu2+、Hg2+存在時，用白蠟樹葉改良后的鐵鋯復合氧化物為吸附材料時，當溶液pH=5左右，溶液離子濃度為20mg/L，反應時間1h，吸附劑投加0.07g時，吸附效果最佳；可看出吸附劑與Hg2+的親和力要大于Cu2+。但目前只限于實驗室階段，因此建議進一步探究吸附材料吸附后的處理，以及用熒光光譜法分析吸附劑的化學組成和吸附機理。

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[5]黨曉芳.核桃殼對水中 Pb2+、Ni2+的吸附研究[D].華東交通大學，2014.

EDTA Method，Zirconium Compound Iron Oxide on the Adsorption of Cu2+，Hg2+in Water Research)

HOU Cundong

(Taian Environmental Monitoring Station，Taian 271000)

With ash leaves on iron zirconium compound oxide modified the material as the adsorbent，the adsorption of copper，mercury ion in waste water，the solution pH，adsorption material dosing amount of adsorption effect.

heavy metal ions；iron and zirconium composite oxides；adsorption effect

侯存東，學士，工程師，研究方向為環境監測

X21

A

1673-288X(2017)02-0092-02

引用文獻格式：侯存東.關于EDTA法制得鐵鋯復合氧化物對水中Cu2+、Hg2+的吸附研究[J].環境與可持續發展，2017，42(2)：92-93.