1、 本科毕业论文 （ 20 届） 谷秕对污染水体中 Cu2+Zn2+离子的吸附性能研究 所在学院 专业班级 环境科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录 - 2 - 目 录 摘要 .I Abstract . 引言 . 1 1 实验材料与方法 . 2 1.1 实验药品与仪器 . 2 1.1.1 实验药品 . 2 1.1.2 实验仪器 . 2 1.1.3 实验材料 . 2 1.2 实验方法 . 2 1.2.1 实验材料预处理 . 2 1.2.2 实验考查指标 . 3 2 实验步骤及分析 . 4 2.1 标准曲线的制作 . 4 2.1.1 铜离子标准曲线的绘制 . 4
2、 2.1.2 锌离子标准曲线的绘制 . 6 2.2 谷秕对污染水体中 Cu2+、 Zn2+离子的吸附性能实验设计 . 8 2.2.1 谷秕粒度改变对重金属离子吸附性能的影响 . 8 2.2.2 初始浓度的改变对谷秕吸附金属离子性能的影响 . 10 2.2.3 吸附时间改变对重金属离子吸附性能的影响 . 12 2.2.4 温度改变对对重金属离子吸附性能的影响 . 13 2.2.5 pH 值改变对重金属离子吸附性能的影响 . 15 3 小结 . 18 参考文献 . 19 4 致谢 . 21 本科毕业论文 中文摘要 I 谷秕对污染水体中 Cu2+Zn2+ 离子的吸附性能研究 摘要 谷秕对污水中的 C
3、u2 +、 Zn2+离子具有一定的吸 附作用，本实验采用双硫腙分光光度法和二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法分别测定铜锌溶液经谷秕吸附前后的锌离子，铜离子含量。并通过指标计算去除率，吸附量，分析了不同粒度、初始浓度、吸附时间、温度及 pH 下谷秕对水体中 Cu2 +、 Zn2+的吸附作用。实验表明，碾磨后在粒度为 80-100 目筛目筛选后得到的谷秕对铜锌离子的吸附量最大；铜锌离子初始浓度的改变对谷秕吸附铜锌离子存在一定影响；一定范围内，随吸附时间、温度及 pH 值的增大 , 谷秕对锌离子和铜离子吸附率逐渐增大，吸附量逐渐增加；锌离子的处理效果优于铜离子的处理效果。 关键词 谷秕； 铜离子； 锌离
4、子； 吸附；本科毕业论文 英文摘要 II The research of Cu2+ Zn2+ adsorption nature of grain shell towards polluted water Abstract The grain shell has certain adsorption of the Cu2 + and Zn2+ion in the sewage. This experiment adopts dithizone spectrophotometric method and sodium diethyl dithiocarbamate spectrophotomet
5、ry to zinc solution which is before and after absorbed by grain shell to determine the Cu2 + and Zn2+ ion respectively. And calculate the removal rate , adsorption through the index, analysis the effects of adsorption of the Cu2 + and Zn2+ion, of which in different particle size, initial concentrati
6、on, adsorption time, temperature and pH by grain shell. Experiments show that, milled in the mesh size of 80-100 mesh screening trough grain shell has the largest adsorption of the Cu2 + and Zn2+ion; Changes in copper and zinc ions on the initial concentration has some influence in adsorption of cop
7、per and zinc ions; Within a certain range, with the increase of time, temperature and pH value, the adsorption rate of the copper and zinc ions increase, also increase in adsorption amount; The zinc ions have a better treatment effect than the copper ions. Key words: grain shell； Cu2+； Zn2+； adsorpt
8、ion； 本科毕业论文 引言 1 引言 重金属污染对生态环境和人类健康的影响日益严重 ， 含重金属废水的处理已成为环境治理中越来越突出的问题 .。 采用生物吸 附法去除废水中的重金属离子 。 近年来以其新颖独特的优势引起了人们的广泛关注 1234。虽然 Cu2 +、 Zn2+ 是人体必需的元素 ， 并参与人体中许多重要的代谢过程和生理作用 。 但流行病学的研究结果表明 ： 人体摄入过量的铜使得癌症的发病率大大升高 567。目前 ， 国外逐渐重视利用廉价的农副产品作为吸附剂来清除工业废水中的 Cu2 +、 Zn2+ 离子 。 因为当溶液中的金属离子的浓度低于 100 mg/L 时 ， 化学方法处
9、理可能比较困难或费用偏高 ，而生物吸附法更为有效 。 吸附法是处理重金属废水的一种常用方 法，常用的吸附剂有活性炭、腐植酸及硅酸盐类吸附剂等 8。由于活性炭对重金属离子具有吸附速率快、容量大，并可同收利用金属等优点，从而得到广泛使用 9。活性炭或者腐植酸含有多种功能基团，如羧基、酸酐、羟基、羰基及醌基等，这些基团使吸附剂具有化学吸附和催化氧化、还原的性能，能够与环境中的金属离子、氧化物、矿物质、有机质以及有毒的活性污染物等发生相互作用 1011，从而有效地去除废水中的重金属离子 1213。 我国是农业大国谷秕来源丰富且廉价，目前谷秕无经济价值，农人从稻谷中筛选出谷秕便直接扔掉，不 仅污染环境，
10、还造成资源的极大浪费。为提高谷秕的综合经济效益 ， 广大科研工作者对谷秕的综合开发利用进行了广泛的研究 234。 但基本上仍只停留在实验室阶段 ， 而且深度不够 。 在我国农村中早有用谷秕截堵污水口以获取较干净水的做法 。 可见谷秕可用作污水净化处理剂 ， 但直接使用的效果并不理想 ， 有待进一步提高 。 已有研究者利用谷秕作为吸附剂，去除废水中的金属离子、燃料、以及改性谷秕制备金属吸附剂。 在实验室现有条件下用不同污水处理方式对污水中的重金属铜、锌离子进行处理，测定和分析，探讨其对溶液中的 Cu2 +、 Zn2+的吸 附规律。通过各项性能指标检测数据的比较，得出谷秕在处理污水重金属 Cu2
11、+、 Zn2+研究上的结论。为今后污水中重金属铜、锌离子的处理研究提供新依据。 本科毕业论文 实验材料与方法 2 1 实验材料与方法 1.1 实验药品与仪器 1.1.1 实验药品 四氯化碳；乙酸；双硫腙；金属锌 ； 五水合硫代硫酸钠；柠檬酸三铵 (NH4)3C6H5O7 ； 乙二胺四乙酸二钠 (Na2-EDTA)；二乙基二硫代氨基甲酸钠；乙酸钠 (CH3CO2Na3H2O)；甲酚红 (C21H18O5S)指示剂；乙醇，分析纯（国药集团化学有限公司） 硝酸 (HNO3)： =1.42 g/m；盐酸 (HCl)： =1.19 g/mL；氨水 (NH3H2O)： =0.90 g/mL，冰乙酸 (CH
12、3CO2H)： =1.05 g/mL；硫代硫酸钠 (Na2S2O35H2O)，优级纯。 1.1.2 实验仪器 FE20 型 pH 计（上海梅特勒 -托利多仪器有限公司） ； GZX-9070MEB 型电热恒温鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂） ； 五两装高速中药粉碎机（武义县屹立工具有限公司） ； 722s 型可见光分光光度计（上海精密科学仪器制造有限公司） ； EL204 型电子天平 (梅特勒托厉多有限公司 )； YA.ZBI-20 型自控型不锈钢蒸馏水器（上海申安意料器械厂） ； GHG9240ZHWY-200B 型全温型多振幅轨道摇床（上海自城分析仪器制造有限公司） ； 精密试
13、纸（上海三爱思试剂有限公司） 。 1.1.3 实验材料 谷秕 3 斤。谷秕产自浙江省上虞市章镇冯村。 1.2 实验方法 1.2.1 实验材料预处理 将收集到的谷秕先进行粉碎处理，用粉碎机碾碎。将碾碎后的谷秕用 20、 40、60、 80、 100 目的筛目筛选，分装，备用。 本科毕业论文 实验材料与方法 3 1.2.2 实验考查指标 为反映谷秕对 Cu2 +、 Zn2+离子的处理效果，本实验采用吸附率和吸附量 14两 个指标表征吸附效果。 吸附率 ： 00()100%eCCC 吸附量 Q ： 0()eV C CQ m 14 0C -吸附物质的初始浓度 (mg/L) eC -吸附达到平衡时吸附物
14、质的平衡浓度 (mg/L) V-溶液的体积 (L) M-吸附剂的质量 (g) -吸附物质的去除率 (%) Q-单位质量吸附剂所吸附的吸附质的质量 (mg/g) 本科毕业论文 实验材料与方法 4 2 实验步骤及分析 2.1 标准曲线的制作 15 2.1.1 铜离子标准曲线的绘制 铜离子的测定采用二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法 16 2.1.1.1 方法原理 在弱碱介质中，铜与二乙氨基二硫代甲酸钠生成黄棕色络合物，以四氯化碳萃取分离后，于 440 nm处测定吸光值。生成的反应为： S S 22 5 22 ( )SC H N C S Na Cu 2 5 2()C H N CCu 2 5 2( ) 2
15、C N C H Na S S 2.1.1.2 实验试剂 （ 1)铜标准贮备溶液： 1.000 mg/mL-Cu 称取 0.2000 g 铜粉 (纯度 99.99%)，置于 50 mL 烧杯中， 加 10 mL 硝酸溶液微热溶解，全量转入 200 mL 容量瓶中，加水至标线，混匀。此溶液 1.00 mL 含铜 1.00 mg。 （ 2)铜标准使用溶液： 10.0g/mL 量取 10.0 mL 铜标准贮备溶液至 100 mL 量瓶中，加硝酸溶液至标线，混匀。移取 10.0 mL 铜标准中间溶液至 100 mL 量瓶中，加硝酸溶液至标线，混匀。此溶液 1.00 mL 含铜 10.0 g。 （ 3)乙
16、二胺四乙酸二钠 -柠檬酸三铵溶液 称取 20 g 柠檬酸三铵 (NH4)3C6H5O7和 5 g 乙二胺四乙酸二钠 (Na2-EDTA)，溶于水中，稀释至 100 mL，混匀。用砂芯漏斗滤去不溶物，滤液贮于试剂瓶备用。 （ 4)甲酚红指示液： 1 mg/mL 称取 0.1 g 甲酚红 (C21H18O5S)指示剂，溶于 20 mL 乙醇，加水至 100 mL，混匀，贮于棕色滴瓶。 （ 5)二乙氨基二硫代甲酸钠 (C5H10NS2Na3H2O)溶液： 10 g/L 本科毕业论文 实验材料与方法 5 称取 1.0 g 二乙基二硫代氨基甲酸钠，溶于水中并稀释至 100 mL，混匀。经砂芯漏斗过滤，滤
17、液贮于棕色瓶中，放于暗处可用两星期。除非另作说明，所用试剂均分析纯，水为无亚硝酸盐的二次蒸馏水或等效纯水。 2.1.1.3 绘制铜 标准曲线 （ 1）在 6 个 250 mL 锥形分液漏斗中分别加入 200 mL 水，依次加入 0， 0.10，0.20， 0.30， 0.40， 0.50 mL 铜标准使用溶液，混匀。 （ 2）加入 10 mL 二乙胺四乙酸二钠 -柠檬酸三铵溶液，混匀。加入 2 滴甲酚红指示液。用氨水调节至溶液呈浅紫红色 (pH8.0 8.5)。 （ 3）加入 5 mL 二乙氨基二硫代甲酸钠溶液，混匀。放置 5 min。 （ 4）加入 10.0 mL 四氯化碳，振摇 10 s，
18、从分液漏斗管底放气。再振摇 2 min，静置分层。在分液斗管颈处塞进少量脱脂棉，将有机相滤入 2 cm测 定池中，在 440 nm 波长处，以四氯化碳参比调零，测定吸光值 Ai 和空白溶液吸光值 A0(零浓度 )。 （ 5）以吸光值 (Ai-A0) (标准空白 )为纵坐标，相应的铜离子浓度为横坐标，绘制标准曲线。 2.1.1.4 记录与计算 将测得数据记入表 1 并绘制 铜 标准曲线 。 表 1：铜离子标准曲线的绘制数据记录 Tab.1 Cu2 + standard curve 铜离子浓度 0 5 10 20 30 40 50 吸光度 Ai-Ao（ A） 0.0003 0.0194 0.048
19、1 0.0960 0.1917 0.2874 0.4788 y = 0.0957x+0.0028R2= 0.99980.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000 1 2 3 4 5 6图 1：铜离子标准曲线 Fig.1 Cu2+ standard curve 得铜离子曲线方程式： Y=0.0957X+0.0028， R2=0.9998。 本科毕业论文 实验材料与方法 6 2.1.2 锌离子标准曲线的绘制 锌离子的测定采用双硫腙分光光度法 17。 2.1.2.1 方法原理 水样中的锌在 pH 约为 9.5 的条件下与双硫腙反应，生成红色螯合和，萃取分离后
20、，于 538 nm波长处测定吸光值 18。生成的反应为： 65CHHN NH65CHHN NH65CHNN2 2Zn S C SC Zn 2C S H 65NHNCH 65NNCH 65NNHCH 2.1.2.2 实验试剂 （ 1）锌标准贮备溶液： 0.100 0 g/L 称取 0.1000 g 金属锌 (99.9%以上 )于 50 mL 烧杯中，用 10 mL 硫酸溶液溶解后，全量移入 1000 mL 量瓶中，加水至标线，混匀。此溶液 体积 1.00 mL， 含锌 0.100 0 mg。 （ 2） 锌标准使用溶液： 1.00 mg/L 称取 1.00 mL 锌标准贮备溶液于 100 mL 量
21、瓶中，加水至标线，混匀。 此溶液1.00 mL 含锌 1.000 g。使用前配制，当日有效。 （ 3）硫酸溶液： C(H2SO4)=3 mol/L 取 5.6 mL 硫酸 (H2SO4， =1.84 g/mL，优级纯 )缓慢地滴加于 95 mL 水中，混匀。 （ 4）双硫腙 -四氯化碳贮备溶液 （ 5）双硫腙 -四氯化碳使用溶液： T=50% （ 6）乙酸 -乙酸钠缓冲溶液 称取 136 g 乙酸钠 (CH3CO2Na3H2O)于 500 mL 烧杯中，用 400 mL 水溶解，加60 mL 冰乙酸 (CH3CO2H， =1.05 g/mL)，混匀，移入 500 mL 锥形分液漏斗中 ，每次用 10 mL 双硫腙 -四氯化碳使用溶液萃取，直至四氯化碳层保持绿色为止，加 20 mL 四氯化碳洗除水溶液中残留的双硫腙，弃去有机相，加水稀释至 500 mL，贮存于聚乙烯瓶中。 （ 7） 硫代硫酸钠溶液： 50 g/L
