马尾藻对污水中重金属铅离子吸附率的影响

杜嘉励 刘春婵 何燕妮 李丹丹 黄思庆 陈 洪

马尾藻是一种藻类海洋植物，来源广泛。藻类具有吸收污水中重金属的能力[1]，因其有效、低廉和环保引起了国内外的广泛重视，将马尾藻用于对重金属离子的吸附，变废为宝，探索其在环保等方面的高价值利用具有十分重要的意义[1-2]。本项目是研究马尾藻对污水中重金属离子铅吸附率的影响。

1 实验部分

1.1 材料、仪器及试剂

材料：马尾藻，山东。试剂：醋酸铅、二甲酚橙、六亚甲基四胺等。仪器：DF-101S磁力搅拌器；UV756s紫外分光光度计；JM-A10002电子天平。

1.2 试验方法

1.2.1 实验操作

马尾藻干燥粉末→加入至不同浓度的Pb2+标液中→水浴加热搅拌→静置→取其清液于700rpm下离心11min→取2mL滤液于25mL容量瓶中→加入1.0mL二甲酚橙显色剂和4.0mL六亚甲基四胺缓冲溶液→定容→室温下显色5min→在最大吸收波长580nm处测定吸光度→计算马尾藻对铅离子的吸附率。

1.2.2醋酸铅标液最大吸收峰的测定和标准曲线的绘制

采用紫外分光光度法；二甲酚橙显色剂法[3]测定醋酸铅标液紫外最大吸收峰（测得波长为580nm）。用上法[3]测定，得标准曲线线性回归方程：y=0.0593x-0.0038，线性相关系数R2=0.9932，y为吸光度，x为铅离子的浓度mg/ml。

1.2.3 吸附率的计算

吸附后离子浓度C1=C×稀释倍数，吸附率=（C0-C1）/C0×100%。其中C为根据测得的吸光度算得的离子浓度（mg/L），C0为铅离子的起始浓度（mg/L），C1为吸附后铅离子的浓度（mg/L）。

2 结果与讨论

2.1 马尾藻对污水中重金属铅离子吸附率的影响的单因素实验

2.1.1 马尾藻用量的影响

120 mg/L铅离子标液，30℃，吸附7min，pH5，探讨马尾藻用量（g）0.2、0.4、0.6、0.8、1.0五水平对吸附率的影响。吸附率(%)分别是：71.70，79.69，81.54，80.40，75.13。马尾藻用量为0.6 g时，吸附率最高，随着用量的增加，吸附率逐渐下降，可能原因是马尾藻用量过多造成屏蔽效应，导致吸附率下降。

2.1.2 离子浓度的影响

马尾藻用量0.6 g，30℃，7min，pH5，探讨铅离子标液（mg/L）为80、100、120、140、160五水平对吸附率的影响。吸附率(%)分别是：75.97，78.94，81.38，81.01，81.11，马尾藻的吸附效果随铅离子浓度的增加而增加，当铅离子浓度超过120 mg/L时，吸附率变化不大，这可能是由于马尾藻对铅离子的吸附已达到饱和。当铅离子浓度达到120 mg/L时，吸附率达到最大值。

2.1.3 吸附时间的影响

马尾藻用量0.6 g，120 mg/L铅离子标液，30℃，pH5，探讨吸附时间（min）为1、3、5、7、9五水平对吸附率的影响。吸附率(%)分别是：79.73，80.80，81.27，81.42，81.08，吸附效果随时间的增加而增加。当吸附时间为7min时，吸附率最大，随后随着吸附时间的増长，吸附率下降，这可能是因为溶液中存在的醋酸根离子与铅离子形成络合物，从而干扰马尾藻细胞壁中的活性基团对铅离子的络合，导致吸附率下降。

2.1.4 不同pH值的影响

马尾藻用量0.6，120mg/L铅离子标液，30℃，7min，探讨pH为2、3、4、5、6，五水平对吸附率的影响。吸附率(%)分别是：49.57，69.17，72.39，81.54，69.65，结果表明，不同pH值对吸附率有较大影响。二甲酚橙与铅离子形成紫红色的络合物时，溶液的pH值范围要求小于6.3。在此条件下，酸性越强，吸附率越低，同时当pH=5时，吸附率最高。这可能是由于在强酸条件下，溶液中的氢离子会与铅离子竞争结合马尾藻，导致吸附率下降。

2.1.5 温度的影响

马尾藻用量为0.6g，120 mg/L铅离子标液，吸附7min，pH5，探讨温度（℃）25、30、35、40、45五个水平对吸附率的影响。吸附率(%)分别是：78.13，81.61，80.91，79.85，77.64.从中得出：温度达到30℃时，马尾藻对铅离子的吸附率最高，继续升温吸附率下降，可能是由于低温时马尾藻中吸附铅离子的成分活性较低，而高温又可能会破坏其与铅离子的结合。

3 正交实验

根据单因素实验结果，及比较各因素数据的方差，发现以上5个单因素对吸附率影响最小的为吸附时间，因此固定吸附时间为7min，选择A马尾藻用量（g）、B铅离子浓度（mg/L）、C温度（℃）、D pH值为考察因素，以吸附率为评价指标，进行正交实验。

表1正交实验表

由此得出，影响马尾藻对污水中重金属铅离子吸附率的各因素主次关系：pH＞离子浓度＞马尾藻用量＞温度，用极差分析得出最优方案：A2B2C2D2。

4 结论

研究结果表明，pH对吸附率的影响显著。最优工艺条件为：当离子浓度为120 mg/L时，吸附效果最佳条件为马尾藻用量0.6 g，温度30℃，pH5。马尾藻对重金属离子铅具有较好的吸附效果，吸附率达81.21%。