壳聚糖对重金属Cr离子的吸附研究
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壳聚糖对重金属Cr离子的吸附研究
作者： 雷志丹雷琳李龙张晓青惠华英雷志钧
来源：《科技创新导报》 2012年第23期
雷志丹1 雷琳2 李龙1 张晓青1 惠华英1 雷志钧1
(1.湖南中医药大学药学院 湖南长沙 410208; 2.长沙环保职业技术学院 湖南长沙
410014)
摘 要:【目的】处理实验室废水中的重金属离子。【方法】本文对壳聚糖对模拟废水中微量重金属离子Cr的吸附进行了研究,确定了最佳吸附条件。【结果】在实验室条件下,Cr3+的最佳PH=9,壳聚糖最佳用量均为10g/L,最佳吸附时间均为20min,温度均为常温,壳聚糖脱乙酰度均为85%。【结论】壳聚糖对水中微量重金属离子有较好的吸附效果,可作为吸附剂用于实验室废水中重金属离子的处理。
关键词:壳聚糖 重金属离子 吸附
中图分类号:X13 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0009-02
在高校的实验教学和科研中,实验室会产生较多的废水,其中含有较多种重金属元素,不经处理直接排放对环境造成很大的影响。重金属会通过食物链产生生物富集现象,而重金属污染短时期内不会被察觉,它对高校周边环境的危害,要积累到一定程度才会显示,若不采取严格的措施,会给环境造成很大危害。目前对痕量重金属的处理方法主要有离子交换法[1]和吸附法[2]。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物,对很多种金属有良好的螯合作用,其大分子链上的氨基、与氨基相邻的羟基、N-乙酰氨基能与多种有毒金属离子形成稳定的网状的笼形的稳定性极强的螯合物,将重金属离子吸附于其上,从而除去废水中的重金属离子,且其特殊的多孔结构,使其具有较大的比表面积,吸附金属离子的容量大[3-7],因而可将其用于重金属废水的处理。且壳聚糖无毒无害无味,耐碱、耐腐蚀,资源丰富、可再生、不产生二次污染,可生物降解。
本文探讨了溶液的pH值,壳聚糖的用量,吸附时间,温度以及壳聚糖的脱乙酰度对壳聚糖吸附模拟实验室废水中Cr3+性能的影响。
1 仪器与试剂
1.1 仪器
AA-7002原子吸收分光光度计,BLSJ-A4水浴恒温磁力搅拌器,AY120 Shimadzu电子分析天平,梅特勒-托利多Delta 320 pH计,80-1型离心沉淀机。
1.2 试剂
壳聚糖(南通兴成生物制品厂):脱乙酰度为97%,90%,85%,80%,75%。Cr2(SO4)3
(AR),0.1mol·L-1HCl与0.1mol·L-1NaOH标准溶液,偶氮胂溶液。
2 实验方法与结果
2.1 溶液的配制
取适量Cr2(SO4)3配制成0.1％的溶液。
2.2 实验方法
根据参考文献[8],取25.00ml的吸附剂吸附后的Cr3+溶液于100ml烧杯中,加入10.0ml偶氮胂溶液,加热煮沸5min,然后加6mol／L的HCl 2.0ml,冷却后移入100ml的容量瓶中,用水稀释至刻度,在610nm处分光光度计测吸光度。
2.2.1 pH值对吸附过程的影响:取0.1％50.00ml的Cr3+溶液加入250ml容量瓶中,用0.1mol／L的NaOH、0.1mol／L的HCl与蒸馏水分别调节溶液pH值为4,5,6,7,7.5,8,8.5,9,10,控制溶液总体积为100.00ml,加入适量的壳聚糖,在30℃的恒温水浴锅中振荡45min,静置30min后过滤,用原子吸收分光光度法在610nm处测吸光度,计算Cr3+浓度,计算吸附率。
实验结果表明:在较强酸性条件下,壳聚糖对金属离子吸附很微弱,随着pH值的增大,壳聚糖对金属离子的吸附能力逐渐增强,Cr3+在pH=8.5时吸附率最大。pH=10,金属离子明显产生沉淀现象。pH值较小时,壳聚糖分子链上-NH2结合H+,形成-NH3+,与金属阳离子产生排斥作用,抑制了壳聚糖对金属离子的螯合作用,使吸附率较低,随着PH值的逐渐增加,释放出-NH2,有利于壳聚糖对金属离子的吸附[7],不同的金属的最佳吸附PH值是不同的。
2.2.2 吸附剂用量对吸附过程的影响:取0.1％50.00ml的Cr3+溶液加入250ml容量瓶中,调节pH=8.5,分别加入0.4g,1.0g,2.0g,3.0g,4.0g,5.0g,6.0g壳聚糖,在30℃的恒温水浴锅中振荡45min,静置30min后过滤,用原子吸收分光光度法在610nm处测吸光度,计算Cr3+浓度,计算吸附率。
实验结果表明:随壳聚糖用量的增加,-NH2数量增加,吸附率也相应增大,在该浓度下,吸附Cr3+的壳聚糖最佳用量均为12g/L。
2.2.3 吸附时间对吸附过程的影响:取0.1％50.00ml的Cr3+溶液加入250ml容量瓶中,调节pH=8.5,加入3.0g壳聚糖,在30℃的恒温水浴锅中振荡,控制吸附时间分别为5min,10min,15min,20min,30min,40min,静置30min后过滤,用原子吸收分光光度法在610nm处测吸光度,计算Cr3+浓度,计算吸附率。
实验结果表明:20min已达到最大吸附,时间增加,吸附率没有随之增大。
2.2.4 吸附温度对吸附过程的影响:取0.1％50.00ml的Cr3+溶液加入250ml容量瓶中,调节ph=8.5,加入3.0g壳聚糖,吸附时间20min,恒温震荡仪中控制吸附温度分别为20℃,25℃,30℃,40℃,50℃,60℃,振荡20min,静置30min后过滤,用原子吸收分光光度法在610nm处测吸光度,计算Cr3+浓度,计算吸附率。
实验结果表明:温度升高,吸附量反而有少许下降,温度的变化对吸附量影响不大,壳聚糖对重金属离子的吸附反应应为放热反应,确定吸附可在常温下进行。
2.2.5 壳聚糖脱乙酰度对吸附过程的影响:取0.1％50.00ml的Cr3+溶液加入250ml容量瓶中,调节PH=8.5,加入3.0g脱乙酰度分别为97%,90%,85%,80%,75%的壳聚糖,常温下振荡20min,静置30min后过滤,用原子吸收分光光度法在610nm处测吸光度,计算Cr3+浓度,计算吸附率。实验结果表明:脱乙酰度为85%时吸附率最高。
3 结语
壳聚糖可溶于少数的无机酸及大多数的有机酸,导致其易流失,选择性较差,沉降速度慢,吸附重金属离子的pH适用范围较窄,对重金属离子的吸附有较大的局限性。可根据壳聚糖本身所具有的官能团进行接枝、交联等进行化学改性,合成各种具有不同理化性质的壳聚糖的衍生物,使其应用范围更为广泛是今后的研究方向。
参考文献
[1] 黄君涛,熊帆,谢伟立,等.吸附法处理重金属离子废水研究进展[J].水处理技术,2006,32(2):9-12.
[2] Kraemer S M Xu J,Raymond K N,et al.Adsorption of Pb(Ⅱ)and Eu(Ⅱ)by Oxide
Minerals in the Presence of Natural and Synthetic Hydroxamate
Siderophores[J]．Environ Sci Technol,2002,36(6):1287-1291.
[3] 丁纯梅．壳聚糖对印染废水吸附性能的研究[J]．环境与健康,2008,25(8):685-690.
[4] 韩德艳,蒋霞,谢长生．交联壳聚糖磁性微球的制备及其对金属离子的吸附性能[J]．环境化学,2006,25(6):748-751.
[5] 陈忻,袁毅桦,陈晓刚,等．壳聚糖对痕量重金属离子铅、铬、镍的吸附研究[J]．广东化工,2007,34(5):32-34.
[6] 李海丰,王光辉,于荣.壳聚糖在水环境处理中的应用[J]．科技广场,2008,1:182-184.
[7] 曹卫星,林国林,金兰淑,等.壳聚糖吸附重金属离子的研究[J]．辽宁化工,2007,36(8):529-531.
[8] 何光莉.偶氮胂(Ⅲ)分光光度法测定铬的研究[J]．北京工业大学学报,1994,20(2):25-29.
