壳聚糖衍生物处理工业废水中的铜离子

姜玉梅

摘 要： 本文采用共混沉降法，把壳聚糖跟蛭石进行了复合。并用此蛭石-壳聚糖复合吸附剂处理工业废水中的重金属Cu■。通过蛭石-壳聚糖吸附剂投加量、吸附时间、溶液pH值、Cu■浓度对吸附的影响试验，得出蛭石-壳聚糖吸附Cu■的最佳工艺条件，为蛭石-壳聚糖在废水处理中应用提供了理论依据。

關键词： 壳聚糖 蛭石 重金属 Cu■ 分光光度法

1.引言

在有色冶炼、电镀、电路板等工业中产生的含铜废水，对环境和人体有一定的危害，因此除去废水中的Cu■很有必要。壳聚糖作为一种高分子絮凝剂，在吸附过程中存在离子交换、氢键吸引、物理吸附等作用，并以其独有的絮凝，成膜、吸附、螯合等性能在废水处理得到广泛研究和应用[1]。蛭石这种材料来源广泛，且价格便宜，对金属离子具有较好的吸附能力。现将两种物质复合，不仅充分利用了壳聚糖吸附重金属离子无二次污染的优势，而且蛭石负载壳聚糖后加大了壳聚糖吸附金属离子的面积，从而减少壳聚糖的投加量，降低成本，为蛭石-壳聚糖在废水处理中应用提供了理论依据。

2.实验部分

2.1仪器与试剂

试剂：壳聚糖（脱乙酰度为90.1%），蛭石（≧99.8%），硫酸铜，盐酸羟胺，柠檬酸三钠，新亚铜灵，三氯甲烷，工业含铜废水等。

仪器：紫外可见分光光度计；恒温干燥箱；电子恒温水浴等。

2.2蛭石-壳聚糖吸附剂的制备

以1：20的比例取壳聚糖1g与蛭石20g混合，加入25ml2.4mol/L的醋酸，使之充分溶解后，于室温下加入20ml5mol/L的NaOH溶液。混合液由糊状凝聚成胶体状，且与烧杯壁完全脱离。周围溶液澄清呈透明状，将胶体团抽滤、洗涤、干燥后研磨、过筛装瓶，作为吸附剂备用[2]。

2.3吸附率的测定方法

采用标准加入法的测定方法：每单份取20ml工业含铜废水，加入25ml铜标准使用溶液，依次实验。

3.结果与讨论

3.1 pH值对吸附效率的影响

称取0.15吸附剂，置于放有20ml工业含铜废水于磨口锥形瓶中，加入25ml铜标准使用液，用1mol/l的NaOH或1mol/l的HCl调节不同的pH值，依次为5、6、7、8，在25℃恒温水浴中，吸附时间为20min的条件下，测定pH对Cu■吸附率的影响。实验数据见表1：

表1 最佳pH值的测定

从该pH实验结果来看，当pH增加，吸附率增加，吸附效率为61.25%～86.25%，在低pH环境下，溶液溶液中的H+的浓度较大，H■会与重金属离子争夺吸附剂的吸附点位，从而导致吸附剂对Cu■的吸附量低，随着pH高，H■浓度下降，竞争作用减弱，使得吸附效率增加，但pH达到7时，吸附效率最好，为86.25%。

3.2吸附剂投加量对吸附效率的影响

在pH值为5的条件下，采用20目过筛的吸附剂[3]，取投加量为0.15g、0.20g、0.25g、0.30g，置于放有20ml工业含铜废水于磨口锥形瓶中，加入25ml铜标准使用溶液，在25℃恒温水浴中震荡，吸附时间为20min条件下，测定投加量对Cu■吸附率的影响。结果如表2所示。

表2 最佳投加量的测定

由吸附剂投加量试验可知：随着吸附剂的用量增加，使得重金属Cu■的吸附点位增多，吸附效率也就增加。但当吸附剂用量达到一定程度后，由于吸附材料间的相互碰撞，溶液中可吸附的量一定，且吸附反应是动态平衡反应，因此吸附剂为0.25g时，吸附效果最好，为82.50%。

3.3吸附时间对吸附效率的影响

称取0.15g吸附剂，置于放有20ml工业含铜废水于磨口锥形瓶中，加入25ml铜标准使用溶液，在pH=5的条件下，在25℃恒温水浴中，吸附时间为20、25、30、35，测定不同时间对Cu■吸附率的影响[4]。结果如表3所示。

表3 吸附时间对吸附率的测定

由表3可知：随着时间的不断增加吸附效率也不断增加。但在25min的时候吸附剂的吸附率达到了饱和，时间再增加吸附率反而下降。因此吸附剂在25min的时候吸附效率最高，为80.00%。

3.4质量比对吸附效率的影响

称取质量比分别为0.04、0.06、0.08、0.10的吸附剂0.15g，置于放有20ml工业含铜废水于磨口锥形瓶中，加入25ml铜标准使用溶液，在pH=5的条件下，在25℃恒温水浴中，吸附时间为25min条件下，测定投加量对Cu吸附率的影响。结果如表4所示。

表4 吸附剂最佳质量比的测定

由表4可知：随着壳聚糖与蛭石质量比的增加，复合吸附剂对Cu的吸附效率也慢慢提高，当壳聚糖和蛭石的质量比达到0.06是吸附效率最高，吸附率为81.25%。

4.结语

根据蛭石-壳聚糖处理工业含铜废水的研究，实验结果表明，蛭石-壳聚糖吸附Cu的最佳工艺条件为：在温度为25℃、吸附时间为25min、投加量为0.25g/L、pH为7，用壳聚糖/蛭石质量比为0.06，吸附率高，吸附效果好，因而在废水处理中有着广阔的应用前景。

参考文献：

[1]郭继香，袁存光.吸附法处理石油污水中COD的实验研究（Ⅰ）——吸附剂及吸附条件的选择[J].精细化工，2000，17（9）：522-525.

[2]蒋茹，朱华跃，曾光明.石英砂负载壳聚糖吸附剂对Cu2+吸附性能的研究[J].2008.

[3]丁萍，黄可龙，李桂银.壳聚糖衍生物对Zn（Ⅱ）的吸附动力学及机理研究[J].化学通报，2006（7）：503-507.

[4]石太宏，陈坚，邹书剑.负载型吸附剂在废水处理中的研究进展[J].安全与环境工程，2008，15（4）：36-37.