黑面包实验产物对废水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 阳志高

黑面包实验产物对废水中Pb2+的吸附性能研究

◆戴莛洋 阳志高

将黑面包实验废弃物处理后用于铅离子的吸附实验，探讨铅离子的初始浓度、吸附剂用量、溶液pH值对吸附铅离子的影响，并进行铅离子脱附实验，考察黑面包实验炭产物的再生能力。实验结果表明，黑面包实验废弃物可以有效去除溶液中的铅离子。

黑面包；实验；铅离子

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.01.136

1 前言

含铅离子的工业废水主要来源于机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼和铬黄颜料等，每年的排放量极大，对环境和人体造成严重的威胁。国内外利用各种多孔材料吸附铅离子的研究不在少数。在此之前，对人教版必修一教材中黑面包实验废弃产物展开研究[1]，蔗糖经过浓硫酸炭化后形成多空的海绵状炭，并引入磺酸基团。本文将黑面包实验废弃物处理后用于铅离子的吸附实验，取得较为满意的结果。

2 实验部分

实验用品移液管、容量瓶、锥形瓶、注射器、精密微型电子分析天平、磁力搅拌恒温水浴锅、原子吸收分光光度计、硝酸铅、黑面包实验废弃物。

黑面包实验废弃物预处理将黑面包实验产物用去离子水充分洗涤，至洗涤液中检测不到硫酸根离子止；加去离子水煮沸2 h，中间换水一次，以充分除去吸附的硫酸分子和其他可溶性物质；过滤，80 ℃条件下干燥12 h。

吸附实验

1）系列浓度铅离子（Pb2+）标准溶液的配制：准确称取0.800 g硝酸铅于500 mL烧杯中，加入适量去离子水搅拌溶解，转至1 L容量瓶中加水定容，摇匀，得到500 mg· L-1Pb2+的标准溶液；准确移取25.00 mL 500 mg·L-1Pb2+的标准溶液于250 mL容量瓶中，加入去离子水定容，摇匀，得到50 mg·L-1Pb2+的标准溶液。

2）吸附时间的影响：准确称取0.8 g黑面包实验炭产物于250 mL锥形瓶，加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+标准溶液，常温下搅拌，在吸附时间达到1、2、3、5、7、9小时，分别于上层清液取样测定铅离子浓度，计算吸附量qt和除铅率￡；溶液中铅离子浓度用原子吸收火焰法测定。吸附量qt和除铅率￡的计算公式如式（1.1）和式（1.2）：

式中，qt——t时刻吸附量（mg/g）；V——溶液体积（L）；C0——吸附前铅离子的浓度（mg·L-1）；Ct——t时刻铅离子的浓度（mg·L-1）；W——黑面包实验炭产物的质量（g）；￡——除铅率（%）。

3）吸附剂用量的影响：准确称取0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包实验炭产物分别放置于4个250 mL锥形瓶中，分别加入200 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液，室温下搅拌；在吸附时间达到10、20、30、40、50、60、120、180分钟，分别于上层清液取样测定Pb2+浓度，计算吸附量qt和除铅率￡。

4）pH值的影响：准确量取4份50 mL 50 mg·L-1Pb2+溶液分别加入4个洁净的锥形瓶，使用盐酸和烧碱调节溶液pH值，pH值分别为2.5、3.5、4.5、5.5；再分别加入0.2 g黑面包实验炭产物，吸附时间达到10、60分钟，分别于上清液取样测定铅离子浓度，计算吸附量qt和除铅率￡。

3 结果与讨论

吸附时间的影响实验探究了黑面包实验炭产物对Pb2+吸附达到平衡所需时间，以0.8 g黑面包实验炭产物为吸附剂，于250 mL锥形瓶中加入200 mL 50 mg•L-1Pb2+溶液，实验结果如表1所示：黑面包实验炭产物铅离子的吸附非常迅速，在实验设置的10～20 min内，溶液中铅离子的浓度仅仅在比较微小的范围内波动，说明已达到吸附平衡。

表1 吸附时间对除铅率和吸附量的影响

吸附剂用量的影响为了确定最佳吸附剂用量，在相同的吸附时间内（10 min），在分别研究了0.3 g、0.5 g、0.8 g、1.0 g黑面包实验炭产物对200 mL 50 mg·L-1铅离子溶液中铅离子的吸附效果，吸附结果如表2所示：随着吸附剂用量的增大，除铅率增大，而吸附量降低。实验条件下铅离子最大脱除率达97.28%，黑面包实验炭产物的最大吸附量为17.38 mg/g；在保证较佳的铅离子脱除率的条件下，选择吸附剂用量为0.8 g为适宜的吸附剂投入量。

表2 黑面包实验炭产物除铅率和吸附量结果

pH值对吸附的影响为确定黑面包实验炭产物对铅离子吸附的最佳pH，实验中使用氢氧化钠溶液和盐酸调节pH值，由于铅离子在pH值达到6时开始发生沉淀，故实验设定pH值为2.5、3.5、4.5、5.5；不同pH值条件下黑面包实验炭产物对铅离子的吸附效果如表3所示：pH值过低时，由于存在大量氢离子，与铅离子形成竞争关系，导致除铅率大幅下降；pH值增大时，除铅率呈上升趋势，黑面包实验炭产物对铅离子吸附的最佳pH值在4.5～5.5之间。

表3 pH值对黑面包实验炭产物除铅率的影响

4 结语

将黑面包实验废弃物用于研究废水中铅离子的吸附实验，取得理想的实验结果；对演示实验废弃物的二次利用，不仅体现了绿色环保的新型化学理念，更重要的是通过创造问题并解决问题，培养了学生的实验创新能力和动手能力。同时，该实验对农村中学化学实验教学更有指导性的意义。

[1]阳志高,易富饶,隆坤明,等.黑面包实验废弃物催化乙酸乙酯合成的探究[J].化学教与学.2011(1):72-73.

G633.8

B

1671-489X(2016)01-0136-02

作者：戴莛洋、阳志高，宁乡县第一高级中学教师，中学一级教师，研究方向为有机催化（410660）。