1、 本科毕业论文 （ 20 届） 花生壳对污染水体中 Cu2+Pb2+离子的吸附性能研究 所在学院 专业班级 海洋科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 . Abstract . 引言 . 1 1 材料与方法 . 3 1.1花生壳吸附材料的制备 . 3 1.1.1花生壳预处理 . 3 1.1.2 考查指标 . 3 1.1.3 铅离子测定原理 . 3 1.2实验测定方法及原理 . 4 1.2.1铜离子测定原理 . 4 1.2.3铜离子含量测定方法主要仪器与设备 . 5 1.2.4铅离子含量测定方法 . 5 1.2.5比较法原理 . 6 2 结果与讨论 . 7 2.1花生
2、壳对铜铅离子吸附效果的影响 . 7 2.1.1粒度对吸附效果的影响 . 7 2.1.2花生壳用量对吸附效果的影响 . 9 2.1.3振荡时间对吸附效果的影响 . 11 2.1.4吸附时转数对吸附效果的影响 . 13 2.1.5吸附温度对吸附效果的影响 . 15 小结 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 I 摘要 吸附法作为一种重要的化学物理方法，在重金属等废水的处理中被很早的应用，而生物吸附剂因其廉价，操作简单以及原料普遍等优点，越来越受到世界各国的重视。 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污染水体经花生壳吸附前后的 Cu2+、 Pb2+的含量。并通过
3、指标计算去除率，吸附量，分析了花生壳在各自的单因素条件下的吸附效果。从而得到静态处理污 染水体中的 Cu2+、 Pb2+离子的最佳处理条件。结果表明，花生壳 细度、花生壳用量、吸附温度、吸附时间、转数对吸附均有影响。 Cu2+的去除率最高有 74.41%，说明花生壳对于 Cu2+的吸附有一定能力。花生壳为 80 目，用量为 3g，时间 1h，转数 180r/min， 35下为 Cu2+最佳吸附条件。 Pb2+的去除率最高有 86.72%，说明花生壳对 Pb2+有较好的效果。花生壳为 80 目，用量为 5g，时间 2h，转数 150r/min， 35下为 Pb2+最佳吸附条件。实验表面花生壳 对
4、污染水体中的 Pb2+的吸附能力大于 Cu2+。 关键词 分光光度法 ； 花生壳 ； 重金属离子；污染水体 II Abstract Adsorption method as an important chemical physics method, Such wastewater treatment in heavy metal was early applications, And for its cheap, biological adsorbent Simple operation and raw materials etc, and generally The attention of
5、 more and more countries all over the world.This experiment use dithizone spectrophotometric method and Sodium diethyl dithiocarbamate spectrophotometry respectively to measure the contents of Cu2+, Pb2+ before and after the adsorption of peanut shell grain in the polluted water. Through index calcu
6、lation we can get the clearance rate and adsorptive capacity thus analysis the adsorption of the peanut shell grain in any single factor conditions and the best static process condition of removal Cu2+、 Pb2+ in the polluted water. The fineness and the contents of peanut shell grain, the temperature
7、and time of the adsorption, and the speed on the adsorption all have correlations as the result shows. The optimum rate of removal of Cu2+ reaches 74.41%, it shows the peanut shell grain has certain capacity in adsorption. Take all factors into consideration, includes cost and the speed of adsorptio
8、n rate, the condition of the optimum adsorption of Cu2+ is as follows: the peanut shell grain 80, 3g; time 1h; revolution 180r/min; temperature 35 . The optimum adsorption of removal Pb2+ reaches 86.72%, it indicates the strong adsorption of the peanut shell grain of Pb2+. And the condition of the o
9、ptimum adsorption of pb2+ is as follows: the peanut shell grain 80, 5g; time 2h; revolution 150r/min; temperature 35 . The experiment shows the adsorption Pb2+ is better than Cu2+ in using the peanut shell grain in the polluted water . Key words spectrophotometry;peanut shell;Heavy metal ions ； Poll
10、uted water 1 引言 目前，铜 (Cu)与铅 (Pb)、汞 (Hg)、 DDT、多氯联苯并称为对环境污染最危险的 5 种污染物。其中，铜和铅及其化合物能通过食物链进入人体并积累，从而对人体健康产生长远的不良影响 1。重金属离子对人类赖以生存的水源造成了很大的污染，这些重金属离子通过食物链在生物体内积累，给人们的健康生活带来了很大威胁。铜铅离子是一种严重污染环境的重金属，其造成的污染一般难以消除，故越来越引起人们的关注。尽管铜是重要的必需微量元素，但当铜超过人体需要量的 1OO-150 倍时，就会引起坏死性肝炎和溶血性贫血 2。 重金属铅是可以在人体和动物组织中蓄积的有毒金属，其主要毒
11、性效应是导致贫血症、神经机能失调和肾损伤 3。铅对植物的危害，主要是影响植物的光合作用和蒸腾作用，铅对土壤中尿酶和转换酶有较强的抑制作用，长期大量施用含铅的污泥或污灌，有可能使土壤中氮的转化受到较为严重的影响。 重金属可通过食物链在生物体内累积 ,对动物及人体健康产生危害。因此去除污水中的重金属及减少重金属进入地表水和地下水已成为水资源保护的重要内容。废水中常见的重金属有 Cu、 Cd、 Ni、 Pb、 Zn 等。目前处理含重金属废水的方法主要有沉淀法4、吸附法 5和膜技术 6等 ,这些方法中吸附法较为经济。目前 ,国外逐渐重视利用廉价的农副产品制备吸附剂来清除工业废水中的重金属。常用的农副产
12、品有树皮、花生壳、锯屑、橘子皮等 7-12。 我国作为一个花生产量大国，花生壳往往被我们所丢弃，成为环境垃圾。用花生壳作吸附剂，处理重金属污水有一定研究价值 【 13】 。且花生壳的来源丰富而且价格便宜，本项目是研究花生壳对水体中 Cu2+， Pb2+离子的处理效果，研究了花生壳细度、花生壳用量、吸附温度、吸附时间、转数对吸附 的影响。通过测定不同条件下经花生壳吸附前后的金属离子浓度变化，从而得到 Cu2+， Pb2+离子的最佳处理条件。 2 1 材料方法 1.1花生壳吸附材料的制备 1.1.1花生壳预处理 花生壳采集自某农贸市场。将花生壳洗净、烘干，经粉碎机粉碎后，然后用 20、40、 60
13、、 80、 100 目的筛目筛选，得到花生壳样品分装，备用。 1.1.2考查指标 为反映花生壳对 Cu2+、 Pb2+离子的处理效果，本实验采用以下两个指标表征吸附效果14。 吸附去除率： 00() 100%eCCC (5) 吸附量 Q： 0()eV C CQ m (6) 0C 吸附物质的初始浓度 (mg/L) eC 一吸附达到平衡时吸附物质的平衡浓度 (mg/L) V 一溶液的体积 (L) m一吸附剂的质量 (g) 一吸附物 质的去除率 (%) Q 一单位质量吸附剂所吸附的吸附质的质量 (mg/g) 1.2实验测定方法及原理 本试验采用比较法 15，测试吸附后的滤液浓度，而且用此方法可以简化
14、操作，只需提供一个标准样品就可以测得未知样品的浓度。1.2.1比较法原理： 比较法又称标准比较法，用相同的方法对一定量的标准样品和未知样品进行处理、3 显色，制得测定用的标准溶液和未知溶液。用相同的空白溶液作参比，分别测定溶液的吸光度，得到标准溶液的吸光度 SA 和未知溶液的吸光度 xA ，若未知溶液的浓度是 xC ，标准溶液的浓度是 SC ，根据朗伯 -比尔定律得 SSA kbC (1) xxA kbC (2) 标准溶液和被测溶液的被测组分相同，因此（ 1）、（ 2）式中的 k 相同。测定时使用相同规格的吸收池，则 b 值也相同。将（ 1）、（ 2）相除： 整理得 (3) 将 sC ， xA
15、 , SA 的数值代入（ 3）式即可求出未知液的浓度 xC 。使用比较法测定时，应使用标准溶液的浓度尽量接近未知溶液的浓度，以减少测量误差。 以四氯化碳作参比溶液，分别测定空白溶液吸光度 0A ，标准溶液的吸光度 SA 和未知溶液的吸光度 xA ，则同理可得 1.2.2 铜离子测定原理： 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： 1.2.3铅离子测定原理： 在 pH 为 8.5 9.5 的氯性柠檬酸盐 -氰化物的还原性介质中，铅与双硫腙形成可被氯仿萃取的淡红色的双硫腙铅螯合物，萃取的氯仿混色液，于 510nm
16、波长下进行光度测00()xsxsA A CC AA ssxxACACxsxsACC A4 量，从而求出铅的含量，其反应式为： 1.2.4 铜离子含量测定方法： 铜离子的测定采用二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法 16。 实验试剂： 50mg/L 的铜标准溶液， 1mg/L 的铜标准使用溶液，乙二胺四乙酸二钠 -柠檬酸三铵溶液， 1mg/mL 的 甲酚红指示液， 10g/L 的二乙氨基二硫代甲酸钠(C5H10NS2Na 3H2O)溶液，四氯化碳 (CCl4)，氨水 (NH3 H2O)（以上所用试剂除另有说明外均为公认的分析纯试剂）。 仪器及设备： 722S 可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；
17、 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； DHG-9240A 型电热恒 温鼓风干燥器，上海一恒科学仪器有限公司。本实验的药品均为分析纯。 本试验采用标准对照法进行 Cu2+离子的浓度测定，测定时按下列步骤操作： 1) 取参比样，标准样，待测样。取 2mL 铜标准使用溶液（ 1mg/L）为标准溶液，取2mL 吸附后的 Cu2+滤液为待测样，取蒸馏水为空白样。 2) 将参比样和标准样都稀释至 100mL。 3) 加入 10mL 二乙胺四乙酸二钠 -柠檬酸三铵溶液，混匀。 4) 加入 2 滴甲酚红指示液。 5) 用氨水调节至溶液呈浅紫红色 (pH 为 8.0 8.5)
18、。 6) 加入 5mL 二乙氨基二硫代甲酸钠溶液，混匀。放置 5 min。 7) 加入 10.0mL 四氯化碳，振摇 10s，从分液漏斗管底放气。再振摇 2min，静置分层。 8) 测定标准样，待测样吸光值 Ai 和参比样的吸光值 A0(零浓度 )。 9) 根据朗伯 -比尔定律计算浓度 17。 1.2.5 铅离子含量测定方法： 铅离子的测定采用双硫腙分光光度法 18。 5 实验试剂：氯仿 (CHCl3),高氯酸 (HClO4),硝酸溶液 0.032mol/L,盐酸溶液 0.5mo1/L,氨水溶液 0.143mol/L,柠檬酸盐氰化钾还原性溶液 ,亚硫酸纳溶液 ,碘溶液 0.05mo1/L,铅标
19、准工作溶液 2mg/L,双硫腙工作溶液 40mg/L。（以上所用试剂除另有说明外均为公认的分析纯试剂） 仪器及设备： 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； DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥器，上海一恒科学仪器有限公司。 注意事项： KCN 是剧毒药品，操作时不能用嘴吸，使用后要洗手， KCN 溶液不要与酸接触以防产生氢化氢气体而中毒。用下述办法可以降低氢化钾的毒性：向浓 KCN溶液中加入氢氧化钠和硫酸亚铁使它生成餮氢化钾，降低毒性。 Pb2+和双硫腙结合其颜色由绿变为浅蓝浅灰色灰色 灰白淡紫色紫淡红红
20、色。 本试验采用标准对照法进行 Pb2+离子的浓度测定，测定时按下列步骤操作： 1） 向试份加入 10mI 硝酸和 50mL 柠檬酸盐氰化钾还原性溶液 ,摇匀后冷却到室温。 2） 加入 10mL 双硫腙工作溶液 ,寨紧后剧烈摇动分液漏斗 30s 然后放置分层。 3） 在分液漏斗的茎管内塞入一小团无铅脱脂棉花然后放出下层有机相弃去 12mL 氯仿层后再注入 10mm 比色皿中在 510nm 测量萃取液的吸光度测量前用双硫腙工作溶液将仪器调零。 4） 由测量所得吸光度扣除空白试验吸光度再从校准曲线上查出铅量，计算样品中铅的含量。 5） 标准曲线：向一系列 250mL 分液漏斗中分别加入铅标准工作溶
21、液 0.50、 1.00、 5.0 、 7.50、 10.00、 12.50、 15.00mL 各加适量无铅去离子水以补充到 100mL 然后按上所述步骤进行操作。并绘制标准曲线。 6 1.2.6 铜铅离子的标准曲线 表 a：铜离子标准曲线 Table 1: Standard curve of copper ions Cu2+（ mg/L） 0 1 2 3 4 5 Ai-A0(A) 0.005 0.029 0.041 0.054 0.073 0.089 图 a：铜离子的标准曲线 Fig a: Standard curve of copper ions 表 b：铅离子的标准曲线 Table2: Standard curve of lead ions Pb2+含（ mg/L） 0 0.5 1 2 4 6 Ai-A0(A) 0.0125 0.0265 0.05 0.0975 0.203 0.2945 图 b：铅离子的标准曲线 Fig b: Standard curve of lead ions
