异丙醇－NaOH改性柚子皮对水中Cr6＋的吸附研究

赵红娟，从善畅，刘智峰

（陕西理工学院化学与环境科学学院，汉中 723000）

异丙醇－NaOH改性柚子皮对水中Cr6＋的吸附研究

赵红娟，从善畅，刘智峰

（陕西理工学院化学与环境科学学院，汉中 723000）

以异丙醇（20%）－NaOH改性后的柚子皮为吸附剂对水中的Cr6＋进行吸附实验，考察了pH值、吸附时间、吸附剂的投加量以及Cr6＋初始浓度对吸附性能的影响。结果表明：当pH＝4，Cr6＋初始浓度为35 μg／mL，吸附时间为45 min，吸附剂的投加量为4 g／L时，吸附效果最佳，去除率达到99.94%，四因素中吸附剂投加量对吸附性能影响最大。

异丙醇（20%）－NaOH；改性柚子皮；Cr6＋；吸附

电镀、制革、化工等工业每年会产生含大量重金属铬离子的废水。国家地表水环境质量标准（GB3838－2002） 中规定： Cr6＋的最高排放浓度为0.5 mg／L。 废水中 Cr6＋主要通过水、空气、食物、室内尘埃和土壤被摄入生物体内。研究发现，Cr6＋的毒性比 Cr3＋大 100 多倍［1］，Cr6＋的化合物不能自然降解，在人体内会长期积聚富集，影响体内的代谢和严重干扰酶系统，从而引起贫血、肾炎、神经炎等疾病［2］。处理废水中的重金属离子的方法很多，传统的方法有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法、膜过滤法等，但这些方法的费用都非常的昂贵，也会带来其他的污染物［3］。柚子皮是一种农林废弃物，采用改性后的柚子皮对Cr6＋进行生物吸附法研究，提供了一种技术可行、以废治废、环境友好型的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 改性的柚子皮

从农贸市场收集柚子皮带回实验室，用蒸馏水清洗3～4遍，转至50℃干燥箱中烘干72 h，粉碎，过筛，制成粉末。取20 g该粉末加入20%异丙醇750 mL，搅拌24 h，抽滤，用20%异丙醇（每次用60 mL）和水各清洗3次至无色，抽滤后，将样品置于干燥箱中，在50℃下烘干24 h，即得异丙醇处理过的柚子皮吸附剂。再取10 g异丙醇处理过的柚子皮吸附剂，加入0.1 mol／L的NaOH溶液100 mL，搅拌1 h，室温下抽滤，再加100 mL蒸馏水搅拌45 min，然后在室温下水洗多次至pH为7，抽滤后，将样品放入55℃干燥箱中烘干24 h，即得异丙醇（20%）－NaOH处理过的柚子皮吸附剂［4］。

1.1.2 仪器与药品

仪器：754型分光光度计，101－1型电热鼓风干燥箱，98－1磁力搅拌器，SHB－III型系列循环水式真空泵。

药品：异丙醇（20%），NaOH（0.1 mol／L），HCl（0.1 mol／L），乙二胺四乙酸二钠（EDTA），Cr6＋储备液（100 μg／mL）。

1.2 试验方法

本实验采用异丙醇 （20%）－NaOH改性后的柚子皮为吸附剂对含铬废水进行处理，选用pH、吸附时间、吸附剂投加量和Cr6＋初始浓度4因素进行单因素实验，考察最佳吸附条件。

去除率计算为 E＝（Co－ Ci）／Co×100%，式中：Co、Ci分别为溶液的初始浓度和平衡浓度，单位为μg／mL。

2 结果与讨论

2.1 pH对吸附效果的影响

在 25 ℃下，将 Cr6＋储备液（100 μg／mL）稀释为35 μg／mL的Cr6＋使用液，然后准确量取100 mL的该使用液5份，依次放入5个洁净干燥的烧杯中，分别投加异丙醇（20%）－NaOH处理过的柚子皮吸附剂 4 g／L，调节 pH 值分别为 2、3、4、5、6，搅拌45 min，测定吸附率，结果见图1。

图1 pH值对吸附效果的影响

由图1可知，当pH＝4时，处理效果最好，吸附率可达99.85%，之后随着pH的增大，吸附率逐渐降低。主要原因是在较强的酸性条件下，溶液中的 Cr6＋主要以 HCrO4－、Cr2O24－形式存在［5］， 柚子皮表面功能基团氨基、羟基接受质子H＋，形成正电性的－NH3＋、－OH2＋吸附中心，通过静电作用，铬阴离子可被正电吸附中心所吸附；随着溶液pH值的增大，虽然 Cr6＋仍然以 HCrO4－、Cr2O24－形式存在，但是柚子皮表面正电吸附中心数目却在减少［6］，导致对铬阴离子吸附的减小，故吸附率降低。

2.2 吸附时间对吸附效果的影响

在 25 ℃下，将 Cr6＋储备液（100 μg／mL）稀释成35 μg／mL的使用液，然后准确量取100 mL的该使用液5份，依次放入5个洁净干燥的烧杯中，调节pH均为4，各加入异丙醇（20%）－NaOH处理过的柚子皮吸附剂4 g／L，调节吸附时间分别为 15min、30min、45min、60min、75min， 测定吸附率，结果见图2。

图2 吸附时间对吸附效果的影响

由图2可知，当吸附时间为45 min时，处理效果最好，吸附率可高达99.77%，之后又随着吸附时间的增加而降低，故最佳吸附时间是45 min。

2.3 铬离子浓度对吸附效果的影响

在 25 ℃下，将 Cr6＋储备液（100 μg／mL）分别稀释成 20 μg／mL、25 μg／mL、30 μg／mL、35 μg／mL、40 μg／mL 的使用液， 然后准确量取 100 mL的该使用液各5份，依次放入5个洁净干燥的烧杯中，设定吸附时间45 min，调节pH为4，分别加入异丙醇 （20%）－NaOH处理过的柚子皮吸附剂4 g／L，测定吸附率，结果见图 3。

图3 铬离子浓度对吸附效果的影响

由图 3 可知，Cr6＋浓度为 35 μg／mL 时， 吸附效果最好，吸附率等于99.84%，随着浓度的增加，吸附率基本不变，因为溶液中的吸附剂量一定，吸附基团一定，铬离子的浓度达到一定程度后，吸附达到饱和，所以最佳吸附浓度为35 μg ／mL。

2.4 吸附剂的投加量对吸附效果的影响

将 Cr6＋储备液（100 μg／mL）稀释成 35 μg／mL的使用液，然后准确量取100 mL该使用液5份，依次放入5个洁净干燥的烧杯中，分别加入异丙醇（20%）－NaOH 处理过的柚子皮吸附剂 1 g、2 g、4 g、6 g、8 g，设定吸附时间 45 min，调节 pH 值为 4，测定吸附率，结果见图4。

图4 吸附剂投加量对吸附效果的影响

由图4可知，吸附剂投加量为4 g／L时，吸附效果最好，可高达99.94%。开始随着吸附剂投加量的增加，吸附率逐渐升高，因为吸附剂量的增加一方面增大了吸附表面积，另一方面增加了参与吸附的官能团的数目［6］；随着吸附剂投加量的继续增多，吸附率急剧降低，可见，投加量对吸附率的影响最大；随后逐渐平稳，因为溶液中的铬离子一定，所需的吸附基团也是一定的，故最佳投加量为 4 g／L。

3 小结

改性柚子皮在吸附Cr6＋的过程中，采用异丙醇 （20%）－NaOH处理过的柚子皮作为吸附剂对Cr6＋进行生物吸附时，当pH＝4，吸附剂浓度为35 μg／mL，吸附时间为 45 min，吸附剂的投加量为4 g／L时是最佳吸附条件，且吸附剂的投加量对吸附的影响最大。

［1］刘涛.硫酸盐还原菌的分离纯化和筛选及其去除重金属铬的研究［J］.微生物分子生物学，2006，5（3）：25－28.

［2］ 郑林，周侃，翁本德，等.铬与人体健康研究［J］.广东微量元素科学，2003，10（5）：11－14.

［3］雷孝恩，张美根，韩志伟，等.大气污染数值预报基础和模式［M］.北京：气象出版社，1999.

［4］李芳清，吴志猛.改性桔子皮对金属Cu2＋的吸附研究［J］.安徽农业科学，2009，37（33）：16445－16447.

［5］刘智峰，李旭.改性花生壳吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优选试验 ［J］.安徽农业科学，2010，38 （29）：16498－16500.

［6］陈炳稔.可再生甲壳质的吸附特性研究［M］.广州：华南理工大学出版社，1998：16－19.

［7］张庆芳，杨国栋，孔秀琴，等.改性花生壳吸附水中Cr6＋的研究［J］.化学与生物工程，2008，25－2.

10.3969／j.issn.1007－2217.2011.01.007

2010－12－20