1、 本科毕业论文 （ 20 届） 粟米壳对污染水体中 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 目录 摘要 .I Abstract . II 引言 . 1 1 材料与方法 . 3 1.1 实验材料 . 3 1.1.1 实验试剂 . 3 1.1.2 实验仪器与设备 . 3 1.1.3 粟米壳材料的预处理 . 3 1.2 实验方法 . 3 1.2.2 铜离子含量的测定 . 5 2 实验结果与分析 . 6 2.1 吸附剂对吸附效果的影响 . 6 2.1.1 粟米壳量对吸附效果的影响 . 6 2.1.2 粟米壳粒度对吸附效果的影响
2、 . 9 2.2 振荡时间对吸附效果的影响 . 11 2.3 pH 对 Zn2+吸附效果的影响 . 14 2.4 金属离子初始浓度对吸附效果的影响 . 15 2.5 温度对吸附效果的影响 . 17 2.5.1 温度对 Zn2+吸附效果的影响 . 17 2.5.2 温度对 Cu2+吸附效果的影响 . 18 3 小结 . 20 参考文献 . 21 附 译文 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 本科毕业论文 中文摘要 I 粟米壳对污染水体中 Cu2+Zn2+离子的吸附性能研究 摘要 本文研究粟米壳对污染水体中锌离子和铜离子的吸附性能。结果表明， 1.0g粟米壳与水体中初始浓度
3、为 50mg/L 的 Zn2+、 Cu2+的溶液分别振荡 2 小时和 3 小时后，达到最大吸附量。当溶液初始浓度一定时，粟米壳对 Zn2+的吸附量在最佳吸附时间内随着 pH 的增大先增加后减少，在 pH 为 4 时达到最大值。 0.251.25g 范围内，粟米壳量越多对 Zn2+和 Cu2+的吸附率越高。在常温下， Zn2+和 Cu2+溶液浓度为 50mg/L 时，吸附量随着吸附剂径粒减小而增多，在 40 目大小时获得最佳吸附水平；对 Zn2+和 Cu2+的吸附量随着温度升高而增加，分别在 30 和 25 左右达到最大吸附率。 关键词 粟米壳；分光光度法；金属离子；吸附性能 本科毕业论文 英文
4、摘要 II The Study of corn shell adsorption performance to zinc ion and copper ions in the polluted water Abstracts This paper studies shell corn adsorption performance to zinc ion and copper ions in the polluted water. The results show that when the 1.0g corns shell contact with 50mg/L zinc ion and co
5、pper ions solution for 2 hours and 3 hours respectively, it achieves maximum adsorption. When the initial concentration of certain solution keeps， adsorption capacity in its own best adsorption time with the increase of the pH first increases,when it reaches 4 set to reach its maximum. Along with th
6、e increase of adsorption dose, shell corn adsorption to zinc ion and copper ions reaches a relative high level, and the better adsorption doses is at 0.251.25g range. At ordinary temperatures and zinc ion and copper ions solution concentration for 50mg/L, adsorption increases with the decrease of th
7、e spherical particles, and respectively in 40 eye and 60 eye, it wons best adsorption level; when spherical particles keep its level, the adsorption quantity increases with the increasing of the temperature, and it reaches its adsorption best level when the tempreture is at 30 and 25 respectively. K
8、eywords Corn shells; spectrophotometry; Metal ions; Adsorption performance 本科毕业论文 引言 1 引言 重金属废水来源于电镀、采矿、化工等部门，主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、 颜料等工业的废水 1。废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随不同生产种类而异，差异很大。电镀废液若不经处理直接排放，往往会造成极为严重的污染。电镀水中的重金属可通过食物链在生物体内富集，影响生物正常代谢活动，危害动物及
9、人体健康。 随着工业活动及其废水和废渣排放不断增加，重金属废水污染已成为世界各国面临的重要环境问题。因此去除排放废水中重金属，减少重金属进入地表水和地下水已是水质保护的刻不容缓的课题。 目前，对重金属废水的处理方法总的来说可分为化学法、物理法、生物法。但以成本比较低、技术比较成熟 的化学法为主，同时适当辅以其它的处理方法。化学法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法 123、铁氧体共沉淀法 1 23、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。物理法包括吸附法 1 4、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换树脂法和膜分离等。生物法包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。传统的重金属废水处理方法在处理低
10、浓度重金属废水时存在不足，例如化学沉淀法沉淀量大，易引起二次污染，且出水水质难以满足要求；离子交换树脂处理废水价格昂贵，且树脂易被氧化和污染，对预处理要求高 5。 在 寻找重金属污染处理法的过程中，廉价吸附剂的发现为吸附法的推广普及做出了很大贡献。例如，一些天然物质或工农业废弃物具有吸附重金属的性能，其来源丰富，价格低廉，因而在使用后不必再生，可以直接处理掉，大大降低了重金属废水的处理费 6。 生物吸附剂是一类应用广泛的廉价吸附剂，主要分为三类。第一类，死亡的生物体。某些死亡的藻类细胞对金属的吸附能力甚至要高于具有很强吸附性能的藻类细胞7。第二类，一些廉价植物材料。尤其是农业废弃生物材料也被直
11、接用作吸附剂来处理重金属废水，如：苹果渣 8、橘子皮 9、香蕉皮 10、大麦壳 11、稻壳 12、玉米轴穗13、玉米茎杆 14、树叶 15、水生植物 1617等。第三类，天然吸附材料。如白杨木材锯屑或橄榄叶研磨渣可以吸附电镀废水中的汞、铅铜、锌镉；麦麸对重金属离子有优良的吸附性能，不仅速率快，并且还具有良好的选择性。从物质组成看，农业和林业生物物质主要有木质素、纤维、半纤维和蛋白质所组成，它们与微生物体有相似的化学组成，它们也可有效地作为二价金属阳离子的吸附剂 18。对生物吸附剂的研究与探索日新月异，在长期的探索中不断得到新的成果。总体上，吸附剂用材越来 越广，对生物材料的利用率越来越高了。
12、本实验将采用粟米壳作为吸附剂对含 Zn2+、 Cu2+的废水进行吸附试验，选取最佳的吸附剂，分析吸附时间、 pH 值、温度、吸附剂用量、吸附剂粒径、离子浓度对吸本科毕业论文 引言 2 附效率的影响。本科毕业论文 材料与方法 3 1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 实验试剂 锌离子测定试剂：锌标准贮备溶液， 0.1000 g/L-Zn；锌标准使用溶液， 50.00mg/L；硫酸溶液， C(H2SO4)=3 mol/L； 双硫腙 -四氯化碳贮备溶液；双硫腙 -四氯化碳 使用溶液， T=50%；乙酸 -乙酸钠缓冲溶液；硫代硫酸钠溶液， 50 g/L；四氯化碳 (CCl4)，优级纯；硝酸 (
13、HNO3)， =1.42 g/mL，优级纯；盐酸 (HCl)， =1.19 g/mL，优级纯；氨水(NH3H 2O)， =0.90 g/mL，优级纯。 铜离子测定试剂： 铜标准贮备溶液， 0.1000g/L-Cu； 铜标准使用溶液： 50.00mg/L；乙二胺四乙酸二钠 -柠檬酸三铵溶液；甲酚红指示液： 1mg/mL；二乙氨基二硫代甲酸钠 (C5H10NS2Na3H2O)溶液， 10 g/L；四氯化碳 (CCl4)； 硝酸溶液， =1.42 g/mL，优级纯， 1+1；硝酸溶液： 1+99；盐酸 (HCl)： =1.19 g/mL，优级纯；氨水 (NH3H 2O)： =0.90 g/mL，优级
14、纯；乙醇 95%(C2H5OH)。（以上试剂除注明以外，其余均为分析纯情） 1.1.2 实验仪器与设备 722S 可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）； ZHWY-200B 全温型多振幅轨道摇床（上海智城分析仪器制造有限公司）；实验室一般常用玻璃仪器和设备。 1.1.3 粟米壳材料的预处理 粟米壳来源于山东省费县 薛庄镇大青山村 。粟米壳处理办法为 ，将采集到的粟米壳在阳光下曝晒一定时间以防其已经发霉或潮湿，整理完毕后，将粟米壳分批在磨碎机上磨碎。直接过 20、 40、 60、 80、 100 目筛分装，标示，待用。 1.2 实验方法 称取一定量粟米壳置于振荡瓶中，加入一定酸度的金属离子
15、溶液，置于振荡器中振荡一定时间，后取出逐个抽滤。在抽滤完毕的清液中分别加入待用的反应试剂，摇匀，按公式 、 计算清液中重金属离子浓度。 吸附量： 0()eV C CQ m 吸附去除率： 00()100%eCCC 0C 一一吸附物质的初始浓度 (mg/L) eC 一一吸附达到平衡时吸附物质的平衡浓度 (mg/L) V 一一溶液的体积 (L)m一一吸附剂的质量 (g) 本科毕业论文 材料与方法 4 一一吸附物质的去除率 (%) Q 一一单位质量吸附剂所吸附的吸附质的质量 (mg/g) 1.2.1 锌离子含量的测定 1.2.1.1 锌离子的测定原理 锌离子的测定采用双硫腙分光光度法 19。在 pH
16、为 4.05.5 的乙酸盐缓冲介 质中锌离子与双硫腙形成红色螯合物，用四氯化碳萃取后，可在 538nm 处进行分光光度测定 20。其反应方程式为： 65CHHN NH65CHHN NH65CHNN2 2Zn S C SC Zn 2C S H 65NHNCH 65NNCH 65NNHCH 1.2.1.2 锌离子标准曲线的绘制 取 7 支 150 mL 分液漏斗，分别加入 10、 9.5、 9、 8、 7、 6、 5mL 蒸馏水，再各自分别移入 0、 0.5、 1.0、 2.0、 3. 0、 4.0、 5.0 mL 锌标准使用溶液，混匀。 分别移入 5 mL 乙酸 -乙酸钠缓冲溶液，混匀。再移入
17、0.5 mL 硫代硫酸钠溶液，混匀。 各移入 10.0 mL 双硫腙 -四氯化碳使用溶液，强烈振荡 4 min，静置分层。 使用棉花过滤，将有机相放入 1 cm测定池中，用四氯化碳调零，于 538 nm波长处测定吸光值 A0(标准空白 )和 Ai。 以吸光值 (Ai-A0)为纵坐标，相应的锌毫克数为横坐标，绘制标准曲线，如 表 1、 图1。 表 1： 锌离子浓度与吸光度的关系 Table 1: Relationship between zinc ion concentration and absorbency Zn2+初始浓度 0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 吸光度 Ai
18、0.039 0.143 0.193 0.333 0.450 0.561 0.681 吸光度（ Ai-A0） 0 0.104 0.154 0.294 0.411 0.522 0.642 本科毕业论文 材料与方法 5 图 1 吸光度与剩余 Zn2+的关系 Fig.1 The relation between absorbency and concentration of the rest copper ions 1.2.2 铜离子含量的测定 1.2.2.1 铜离子的测定原理 铜离子的测定采用二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法 21。 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
19、取分离后，于 440 nm处测定吸光值。其反应方程式为： S S 22 5 22 ( )SC H N C S Na Cu 2 5 2()C H N CCu 2 5 2( ) 2C N C H Na S S 1.2.2.2 铜离子标准曲线的绘制 在 7 个 150mL 分液漏斗中分别加入，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。 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)。 加入 5 mL 二乙氨基二硫代甲酸钠溶液，混匀。放置 5 min
20、。 加入 10.0 mL 四氯化碳，振摇 10s，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 )。 以吸光值 (Ai-A0)为纵坐标，相应的铜毫克数为横坐标，绘制标准曲线。如表 2、图2 所示。 y = 0.1208x + 0.0419R2= 0.999100.10.20.30.40.50.60.70 1 2 3 4 5 6剩余锌离子浓度（mg/L）吸光度A本科毕业论文 材料与方法 6 表 2： 铜离子浓度于吸光度的关系 Table
21、 2: Relationship between copper ion concentration and absorbency Cu2+初始浓度 0 0.02 0.05 0.1 0.2 0.3 0.5 吸光度 Ai 0.001 0.010 0.025 0.052 0.111 0.178 0.285 吸光度（ Ai-A0） 0 0.009 0.024 0.051 0.110 0.177 0.284 y = 0.5773x - 0.0028R2= 0.9987-0.0500.050.10.150.20.250.30.350 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6剩余铜离子浓度（m g /
22、 L ）吸光度A图 2 吸光度与剩余 Zn2+的关系 Fig.2 The relation between absorbency and concentration of the rest zinc ions 2 实验结果与分析 2.1 吸附剂对吸附效果的影响 2.1.1 粟米壳量对吸附效果的影响 取 0.25、 0.50、 0.75、 1.00、 1.25g 磨碎的粟米壳置于一定容量的振荡瓶内，分别移取 100mg/L 的 Zn2+、 Cu2+溶液 50mL，稀释一倍后，再移入振荡瓶内，轻摇混匀。振荡器转速定为 150r/min，温度为 25 ，震荡 1 小时后抽滤，分别取清液 10mL，置
23、于 分液漏斗中，测量剩余离子浓度。结果如表 3、表 4 和图 3、图 4、图 5、图 6 所示： 表 3：粟米壳用量对吸附效果的影响 Table 3: Corns shell dosage on the adsorption effect 粟米壳用量 (g) 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 吸光度（ Ai-A0） 0.189 0.184 0.211 0.190 0.187 剩余浓度 mg/L 1.218 1.176 1.400 1.226 1.201 吸附去除率 % 97.56 97.65 97.20 97.56 97.60 吸附量 (mg/g) 9.756 4.882 3.240 2.439 1.952
