花生殼及其炭黑對Cu2+的吸附研究

王昱月+陳金光

治理廢水中重金屬的方法很多，其中利用農業廢棄物作為吸附材料治理水中的重金屬受到了廣泛的關注。在我國，花生殼主要作為燃料或當作廢渣棄去，造成自然資源的極大浪費。如果能夠將廢棄的農業資源利用起來以廢治廢，勢必會取得良好的環保和經濟效益。國內外也對此進行了研究，范建鳳等對玉米芯對水中鎳離子吸附的效果進行了研究，結果表明在溫度為35 ℃，初始濃度為10 mg/L，pH值約為6，吸附時間為2.5 h，玉米芯用量為0.1 g的條件下，玉米芯對Ni2+的吸附容量達到了1.6 mg/g以上。本文將對利用花生殼及其炭黑做為吸附劑吸附溶液中的Cu2+進行研究，并探討吸附時間、pH值、吸附劑用量等因素對吸附效果的影響。

實驗儀器和材料

儀器和設備。pHS-10型便攜式智能酸度計，微波消解儀（MILETONE），高速萬能粉碎機（FW100型），108目分樣篩；電子天平，馬弗爐，Z-5000型塞曼原子吸收分光光度計，DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱，恒溫搖床。

花生殼及其炭黑材料的制備。用去離子水將花生殼洗凈，將其放入烘箱中，經8 h烘干后取出。冷卻后將其粉碎成均勻粉末，再用108目分樣篩分樣，密封保存。把經過處理的花生殼樣品置于坩堝中，裝滿后加蓋，置于馬弗爐中熱解，升溫到750 ℃加熱1 h。冷卻后用1 mol/L的鹽酸在搖床上震蕩6 h，過濾，去離子水沖洗直至濾液為中性，放入105 ℃烘箱中烘干取出備用。

結果與討論

吸附時間的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及炭黑（各9份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，然后置于恒溫搖床（設置條件：25 ℃，150 r/min），分別在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h時取出一瓶，過濾后對濃度進行測量發現花生殼及其炭黑的吸附量隨時間增加而增大，吸附時間超過8小時后，吸附量的增加速度驟然減小。所以，選擇吸附時間8 h進行后續實驗。

PH值的影響。稱取0.20 g花生殼粉末及其炭黑（各6份）分別置于干燥的錐形瓶中，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，用1 mol/l的HCl和NaOH將溶液的pH調節為1、2、3、4、5、6（在pH大于7時有沉淀產生，不適于固液的分離，所以不做研究），而后置于恒溫搖床（條件同上），在最佳吸附時間8h后取出，過濾后測量濃度。通過觀察數據，可以發現強酸條件下花生殼及其炭黑的吸附能力很弱，在弱酸的條件下吸附效果較好，且在pH值為6時吸附量最大，所以選擇最佳pH為6。

投加量的影響。分別稱取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生殼粉末及其炭黑，再加入100 ml濃度為100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調節為最佳pH 6，而后置于恒溫搖床（條件同上），在最佳吸附時間8 h后取出，過濾后適當稀釋，測量濃度。花生殼的吸附量為22、48、57、59、65、67 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為89、99、100、100、100、100 mg/g。

從吸附量可以看出，花生殼粉末在投加量為0.80 g時吸附基本達到飽和，因此選擇0.80 g作為最佳投加量；花生殼炭黑在投加量為0.20 g的時達到了99 %的吸附率，因此選擇0.20 g作為最佳投加量。

溫度的影響。稱取花生殼粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的錐形瓶，倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液，再將溶液調節為最佳pH 6，置于恒溫搖床（分別設置溫度為15 ℃、25 ℃、40 ℃，轉速150 r/min），在最佳吸附時間8 h后取出，過濾后測量濃度。花生殼的吸附量為11.07、11.25、11.25 mg/g，花生殼炭黑的吸附量為55.80、55.90、56.90 mg/g。

可以看出，這個溫度區間對花生殼及其炭黑吸附銅離子的影響不大。所以選擇25 ℃做為花生殼以及其炭黑的最佳吸附溫度。

以花生殼及花生殼為原料制成的炭黑吸附質量濃度為100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附條件分別為：吸附時間均為8 h，pH為6，投加量分別為0.80 g以及0.20 g，溫度均為25 ℃。endprint