不同條件下煅燒貝殼粉對重金屬鉛的吸附

徐 蕊 趙龍梅 馬翠欣 趙 璇

（大連民族大學環境與資源學院 遼寧·大連 116600）

0 前言

鉛（Pb）是一種極具生物毒性的常見重金屬，其若在人體內大量積累易導致各種疾病產生。目前，吸附法因其具有高效、簡便、選擇性好等優點而被廣泛應用于重金屬污染廢水的處理。相比于傳統吸附法，生物質吸附法具有成本低、去除重金屬離子的效率高、操作簡單、無二次污染等優點。非常適合應用于水體重金屬的治理。貝殼粉作為生物質材料之一，因其疏松多孔且比表面積大，且吸附機理囊括化學吸附、物理吸附、離子交換吸附三大類，完全可以作為重金屬吸附劑。貝類資源利用效率低，其處置方式就是簡單的堆存和填埋，因此，將這些貝殼制備成貝殼粉吸附劑，既可治理水體中重金屬污染，又能解決貝殼胡亂堆砌造成的污染問題。目前，利用貝殼粉去除水中重金屬污染已引起世界各國學者的廣泛關注。本文將利用煅燒沙蜆子殼粉對水中鉛進行吸附去除研究。

1 材料與方法

實驗用貝殼為沙蜆子殼，處理方式如圖1所示

圖1：煅燒貝殼粉流程圖

從中國大連市開發區海鮮市場收集沙蜆子，洗凈去肉，然后用自來水及蒸餾水反復洗滌數次，在曬干后將沙蜆子殼敲碎為塊，利用粉碎機將其粉碎10分鐘成顆粒、粉狀，之后在馬弗爐中以15℃/分鐘的加熱速率煅燒，并在同一溫度下保持2小時，用蒸餾水反復洗滌，在烘箱中干燥24小時，取出，在瑪瑙研缽中研磨，用蒸餾水沖洗，在烘箱中干燥過夜，將所得材料過100目篩網，儲存以供進一步使用。實驗將考察不同煅燒溫度、溶液pH、Pb初始濃度、反應時間等因素對Pb去除效率的影響。

煅燒貝殼粉對鉛的吸附性能可以用去除率表達，公式如下

式中：Ce(mg/L)為平衡時鉛離子濃度；C0(mg/L)為溶液初始濃度。

2 結果與討論

2.1 煅燒溫度對吸附的影響

圖2說明，相同初始濃度相同貝殼粉投加量，600℃下煅燒的貝殼粉去除率只有6%，750℃達到25%，而900℃去除率為98%。鑒于900℃下煅燒的貝殼粉對水體中鉛離子的去除效率是750℃及600℃下煅燒的貝殼粉的16和4倍，因而選擇900℃下煅燒的貝殼粉作為后續實驗中的吸附劑。

圖2：不同煅燒溫度下貝殼粉對去除效率的影響

2.2 起始濃度對吸附的影響

如圖3所示，僅投加20mg900℃煅燒貝殼粉對起始濃度低于400 mg/l溶液去除效果顯著，去除率基本能維持在90%以上，可見煅燒貝殼粉對水體中低濃度鉛離子有著良好的效去除果。

圖3：溶液初始濃度對去除率的影響

2.3 pH對吸附的影響

圖4中表明在pH大于5后，去除效率隨pH增大而快速提高，當pH大于8號，總體降解效率接近100%，說明在堿性環境下去除效果更為明顯。

圖4：初始pH對去除率的影響

2.4 Pb2+濃度與接觸時間對去除率的影響

如圖5所示，隨著貝殼粉與溶液接觸時間的延長，前10min去除效率迅速攀升，30min后達到飽和吸附平衡，去除效率隨著濃度的增大而減小。

圖5：Pb2+濃度與接觸時間對去除率的影響

3 結論

本實驗得到主要實驗結論如下：

（1）煅燒溫度越高，貝殼粉對重金屬降解效果越好。

（2）煅燒貝殼粉對鉛離子的吸附是強烈依賴溶液pH，貝殼粉投加量一定的情況下，隨著溶液初始濃度的增加，鉛離子的去除效率不斷降低。

（3）煅燒貝殼粉對水體中鉛離子的吸附性能良好，且在投加量小的情況下對相對高濃度溶液的具有較高的去除效率。