馬尾藻對(duì)污水中重金屬鉛離子吸附率的影響

杜嘉勵(lì) 劉春嬋 何燕妮 李丹丹 黃思慶 陳 洪

馬尾藻是一種藻類海洋植物，來(lái)源廣泛。藻類具有吸收污水中重金屬的能力[1]，因其有效、低廉和環(huán)保引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視，將馬尾藻用于對(duì)重金屬離子的吸附，變廢為寶，探索其在環(huán)保等方面的高價(jià)值利用具有十分重要的意義[1-2]。本項(xiàng)目是研究馬尾藻對(duì)污水中重金屬離子鉛吸附率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、儀器及試劑

材料：馬尾藻，山東。試劑：醋酸鉛、二甲酚橙、六亞甲基四胺等。儀器：DF-101S磁力攪拌器；UV756s紫外分光光度計(jì)；JM-A10002電子天平。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)操作

馬尾藻干燥粉末→加入至不同濃度的Pb2+標(biāo)液中→水浴加熱攪拌→靜置→取其清液于700rpm下離心11min→取2mL濾液于25mL容量瓶中→加入1.0mL二甲酚橙顯色劑和4.0mL六亞甲基四胺緩沖溶液→定容→室溫下顯色5min→在最大吸收波長(zhǎng)580nm處測(cè)定吸光度→計(jì)算馬尾藻對(duì)鉛離子的吸附率。

1.2.2醋酸鉛標(biāo)液最大吸收峰的測(cè)定和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用紫外分光光度法；二甲酚橙顯色劑法[3]測(cè)定醋酸鉛標(biāo)液紫外最大吸收峰（測(cè)得波長(zhǎng)為580nm）。用上法[3]測(cè)定，得標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸方程：y=0.0593x-0.0038，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9932，y為吸光度，x為鉛離子的濃度mg/ml。

1.2.3 吸附率的計(jì)算

吸附后離子濃度C1=C×稀釋倍數(shù)，吸附率=（C0-C1）/C0×100%。其中C為根據(jù)測(cè)得的吸光度算得的離子濃度（mg/L），C0為鉛離子的起始濃度（mg/L），C1為吸附后鉛離子的濃度（mg/L）。

2 結(jié)果與討論

2.1 馬尾藻對(duì)污水中重金屬鉛離子吸附率的影響的單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 馬尾藻用量的影響

120 mg/L鉛離子標(biāo)液，30℃，吸附7min，pH5，探討馬尾藻用量（g）0.2、0.4、0.6、0.8、1.0五水平對(duì)吸附率的影響。吸附率(%)分別是：71.70，79.69，81.54，80.40，75.13。馬尾藻用量為0.6 g時(shí)，吸附率最高，隨著用量的增加，吸附率逐漸下降，可能原因是馬尾藻用量過(guò)多造成屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)致吸附率下降。

2.1.2 離子濃度的影響

馬尾藻用量0.6 g，30℃，7min，pH5，探討鉛離子標(biāo)液（mg/L）為80、100、120、140、160五水平對(duì)吸附率的影響。吸附率(%)分別是：75.97，78.94，81.38，81.01，81.11，馬尾藻的吸附效果隨鉛離子濃度的增加而增加，當(dāng)鉛離子濃度超過(guò)120 mg/L時(shí)，吸附率變化不大，這可能是由于馬尾藻對(duì)鉛離子的吸附已達(dá)到飽和。當(dāng)鉛離子濃度達(dá)到120 mg/L時(shí)，吸附率達(dá)到最大值。

2.1.3 吸附時(shí)間的影響

馬尾藻用量0.6 g，120 mg/L鉛離子標(biāo)液，30℃，pH5，探討吸附時(shí)間（min）為1、3、5、7、9五水平對(duì)吸附率的影響。吸附率(%)分別是：79.73，80.80，81.27，81.42，81.08，吸附效果隨時(shí)間的增加而增加。當(dāng)吸附時(shí)間為7min時(shí)，吸附率最大，隨后隨著吸附時(shí)間的増長(zhǎng)，吸附率下降，這可能是因?yàn)槿芤褐写嬖诘拇姿岣x子與鉛離子形成絡(luò)合物，從而干擾馬尾藻細(xì)胞壁中的活性基團(tuán)對(duì)鉛離子的絡(luò)合，導(dǎo)致吸附率下降。

2.1.4 不同pH值的影響

馬尾藻用量0.6，120mg/L鉛離子標(biāo)液，30℃，7min，探討pH為2、3、4、5、6，五水平對(duì)吸附率的影響。吸附率(%)分別是：49.57，69.17，72.39，81.54，69.65，結(jié)果表明，不同pH值對(duì)吸附率有較大影響。二甲酚橙與鉛離子形成紫紅色的絡(luò)合物時(shí)，溶液的pH值范圍要求小于6.3。在此條件下，酸性越強(qiáng)，吸附率越低，同時(shí)當(dāng)pH=5時(shí)，吸附率最高。這可能是由于在強(qiáng)酸條件下，溶液中的氫離子會(huì)與鉛離子競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合馬尾藻，導(dǎo)致吸附率下降。

2.1.5 溫度的影響

馬尾藻用量為0.6g，120 mg/L鉛離子標(biāo)液，吸附7min，pH5，探討溫度（℃）25、30、35、40、45五個(gè)水平對(duì)吸附率的影響。吸附率(%)分別是：78.13，81.61，80.91，79.85，77.64.從中得出：溫度達(dá)到30℃時(shí)，馬尾藻對(duì)鉛離子的吸附率最高，繼續(xù)升溫吸附率下降，可能是由于低溫時(shí)馬尾藻中吸附鉛離子的成分活性較低，而高溫又可能會(huì)破壞其與鉛離子的結(jié)合。

3 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，及比較各因素?cái)?shù)據(jù)的方差，發(fā)現(xiàn)以上5個(gè)單因素對(duì)吸附率影響最小的為吸附時(shí)間，因此固定吸附時(shí)間為7min，選擇A馬尾藻用量（g）、B鉛離子濃度（mg/L）、C溫度（℃）、D pH值為考察因素，以吸附率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

表1正交實(shí)驗(yàn)表

由此得出，影響馬尾藻對(duì)污水中重金屬鉛離子吸附率的各因素主次關(guān)系：pH＞離子濃度＞馬尾藻用量＞溫度，用極差分析得出最優(yōu)方案：A2B2C2D2。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，pH對(duì)吸附率的影響顯著。最優(yōu)工藝條件為：當(dāng)離子濃度為120 mg/L時(shí)，吸附效果最佳條件為馬尾藻用量0.6 g，溫度30℃，pH5。馬尾藻對(duì)重金屬離子鉛具有較好的吸附效果，吸附率達(dá)81.21%。