基于TCAS吸附樹脂對重金屬的吸附去除研究

陳霞

摘 要：為了研究TCAS吸附樹脂對于重金屬的吸附去除作用，筆者進行了對重金屬的吸附去除實驗，通過實驗觀察，從溫度、TCAS吸附樹脂的用量，3pH值的影響、吸附等溫線、吸附動力學、TCAS吸附樹脂吸再生及附機理等方面進行研究，進一步分析了TCAS吸附樹脂對于重金屬的吸附去除作用。希望通過此結論對相關研究帶來一定的幫助。

關鍵詞：TCAS吸附樹脂；重金屬；去除效果

引言

現如今國家工業不斷發展，而重金屬對于水體的污染越來越高，這都會對人類的生產和身體安全帶來不利的影響。目前在污水凈化方面，可以考慮應用TCAS吸附樹脂，因為其對于重金屬具有一定的吸附去除作用，可以有效的清潔水中的重金屬成分。那么筆者就通過具體的實驗來進一步驗證TCAS吸附樹脂的吸附去除效果。

1.實驗部分

在進行實驗之前，要先準備實驗材料與儀器。本實驗以重金屬為主，研究TCAS吸附樹脂對其的吸附去除作用。首先要準備出濃度為1000mg·的儲備液，在具體實驗過程中要對其進行稀釋，還要準備陰離子交換樹酯，配置一定1mol·HCl溶液和 1mol·NaOH的溶液[1]。實驗用水主要為離子水，實驗主要器材有原子吸收分光光度計、紫外可見分光光度計、恒溫水浴振蕩器等。在進行TCAS吸附樹脂制備時，首先選擇二苯醚作為溶劑，加入S粉及叔丁基酚，并進行攪拌和加熱，再加入濃硫酸，得到磺化硫雜杯芳烴。之后用蒸餾水清洗，再將其浸泡在NaOH溶液四小時后，清洗烘干，最后與TCAS水溶液混合，就可以得到TCAS吸附樹脂。制備結束就可以開始吸附試驗，具體要在容器中加入0.5 gTCAS吸附樹脂和10mL的，然后進行振蕩操作，之后對溶液進行過濾，并用酸度計和原子吸收法分析計算出的去除效果。

2.結果與分析1300

2.1溫度對重金屬去除效果的影響

通過實驗觀察可知，溫度是可以影響重金屬去除效果的，在溫度為10℃時，吸附平衡時間達到30秒，而溫度上升到20℃后，時間延長到60秒，在這一階段，吸附率都達到了99%左右。當繼續將溫度升高時，吸附率則下降，30℃就降到95%左右。可見，當溫度升高時，的脫附速率提升，吸附時間加長，吸附去除效果下降，并且在0-30℃期間，這種吸附差異是較為明顯的。所以研究表明，溫度越低，越利于TCAS吸附樹脂對于重金屬的吸附。

2.2TCAS吸附樹脂用量的影響

為了研究TCAS吸附樹脂用量是否對吸附效果產生影響，筆者改變了在溶液中的樹脂量，從而進一步研究。實驗分被在10mL溶液中投放了0.05、0.1、0.2-0.6的用量。在實驗中，用量為0.05-0.5之間時，用量越大，重金屬去除效果越好，尤其是在用量為0.5時，吸附率可達到99%，已將趨于平衡，所以0.5以上的量則變化不明顯。

2.3pH值對重金屬去除效果的影響

為了驗證pH值是否會對重金屬去除效果產生影響，實驗使用酸度計對pH之進行測試。該實驗的pH值處于5-9范圍中，溶液為偏弱堿性或中性時，TCAS吸附樹脂的吸附效果提升，幾乎達到百分百的去除率，pH值到9時，溶液中出現沉淀物質。但是當pH值下降，溶液為酸性時，吸附效果明顯下降，pH值5時，吸附率已經降到40%左右，因此pH值越低，去除效果越差。可見在酸性溶液里，TCAS吸附樹脂的吸附效果會大打折扣。

2.4吸附等溫線

該實驗還準備了不同濃度的溶液，主要在恒溫條件下研究TCAS吸附樹脂的吸附效果，得到了實驗相關吸附等溫線。具體先對濃度小的溶液進行實驗，然后在提升濃度，發現濃度越高的溶液，吸附效果越好，吸附量越大。筆者根據實驗得到的數據和常用的等溫式研究出模擬計算公式，即Q=。其中與都是特征常數，通過計算，可以大致得出TCAS吸附樹脂對于的吸附等溫方程。

2.5吸附動力學

為了使實驗的研究更具現實意義，這里還要探討一下吸附動力學的相關內容，具體研究一下使用TCAS吸附樹脂吸附所確定的時間，然后對相關的工業操作提供指導。具體可以用二級速率方程來進行計算，計算公式為=K（-），其中t為時間秒，K為吸附速率的常數，為吸附時間的吸附量，為趨近于平衡時的吸附量[2]。如果將公式進一步整理，可以得到新的式為，之后可以將實驗數據帶到公式中去，在通過x，y軸作圖，得到一條y=0.199x+0.2598的直線，這就可以描繪出TCAS吸附樹脂對重金屬的吸附去除速度。

2.6金屬離子解析與TCAS吸附樹脂再生

TCAS吸附樹脂吸附的重金屬離子有可能會帶來二次污染，所以筆者還對吸附之后的解析回收情況進行了研究。之前已經驗證過在酸性溶液中，重金屬會從樹脂中脫出，所以可以進行進一步的實驗，就是將實驗過后的樹脂洗凈、烘干，然后用HN溶液過濾，從而研究它的洗脫率。當溶液濃度為0.5時，樹脂變黃，大部分重金屬脫落。而在重新對此再生樹脂進行吸附實驗，則發現其吸附依然可以吸附重金屬，所以可知再生的樹脂可以重復利用，但是吸附效果不佳。

2.7TCAS吸附樹脂的吸附機理

最后總結一下該實驗的吸附機理，實驗首先把TCAS載入陰離子樹脂上，完成吸附樹脂的制備過程。在實驗期間，起到主要吸附作用的就是TCAS，是軟酸類金屬離子，當碰到軟堿性的硫原子時會發生作用，所以TCAS分子與接觸時會發生一定的絡合作用，可以將吸附去除。但是當溶液呈酸性時，絡合作用降低，所以吸附效果減弱。隨著實驗的進行，并沒有發現TCAS分子從樹脂中脫落，說明其穩定性較好。

結束語：綜上所述，筆者通過多種實驗對TCAS吸附樹脂對重金屬的吸附去除效果進行研究，并得出影響吸附效果的溫度、用量、pH值等因素，最后得出一系列結論，證明了TCAS吸附樹脂的吸附的確具有較好的吸附作用，可以用來處理重金屬污染情況。所以研究者一定還要進行研究，來完善TCAS吸附樹脂的吸附性能，使其在工業廢水處理中發揮作用。

參考文獻

[1]張長平，張彤，王子月.鎘污染水處理技術及展望[J].化工技術與開發，2016，45（11）：47-50.

[2]夏志新，張音波，郭艷平.吸附法處理含鎘廢水研究進展[J].廣東化工，2012，39（15）：44-46.

（作者單位：長沙醫學院公共衛生學院）