天然泥炭对Cu_2_Pb_2_吸附性能的研究_齐兆涛

天津城市建设学院学报第14卷第3期2008年9月JournalofTianjinInstituteofUrbanConstructionVol.14No.3Sep.2008收稿日期：2008-03-12；修订日期：2008-04-24作者简介：齐兆涛（1983—），男，山东德州人，天津城市建设学院硕士生.环境与市政天然泥炭对Cu2+、Pb2+吸附性能的研究齐兆涛，孙力平，员建，衣雪松，王妍（天津城市建设学院环境与市政工程系，天津300384）摘要：以天然泥炭为吸附剂，对Cu2+、Pb2+及其混合离子溶液进行吸附实验，探讨了泥炭质量浓度、溶液pH值、混合离子间的相互作用等因素对吸附剂性能的影响．实验结果表明：泥炭用量的增加，提高了离子的去除效果；当溶液pH值为5时，泥炭对Cu2+、Pb2+均有最佳的吸附效果；而当pH值为6时，泥炭对混合液离子的去除率最高，表明离子间存在一定的相互作用．关键词：泥炭；吸附；重金属离子中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1006-6853(2008)03-0204-03泥炭俗称草炭，是沼泽地区植物在高温和地表通气不良的情况下，不能分解、长期积累而形成的，是自然界沼泽所特有的非金属矿产资源[1]．研究表明[2-5]，泥炭与活性炭相似，对重金属具有很好的吸附性能．笔者从不同离子间相互影响的角度出发，比较了泥炭对混合离子和单一离子的吸附效果，综合探讨了pH值、吸附剂浓度等因素对水中重金属离子吸附性能的影响．1材料和方法1.1泥炭的制备采集河北白洋淀内的泥炭样品，将样品置于电热鼓风干燥箱内80,℃烘干，再经粉碎，过孔径为1.0,mm的滤筛，筛除杂草及大颗粒杂质后，保存于磨口瓶内备用．1.2实验方法1.2.1等温吸附实验在室温条件下，分别取泥炭3.0，5.0，7.0，9.0，12.0，15.0,g置于1,000,mL的烧杯中，并加入0.001mol/L的Cu2+溶液1,000,mL，于六联搅拌机上，以110r/min的速率搅拌0.5,h．将搅拌后的溶液用定性滤纸过滤，取滤液10mL于闭塞管中，加蒸馏水至刻线，然后加入0.5,mL硝酸溶液（1,mol/L）进行酸化处理，利用冷原子吸收光谱法检测滤液中Cu2+的浓度．1.2.2溶液pH值对泥炭吸附量的影响实验称取2.0,g泥炭加入一定摩尔浓度的Cu2+溶液，分别用1,mol/L的HNO3和0.1,mol/L的NaOH溶液将该溶液调节到所需pH值分别为1，3，5，6，8，9（所用仪器为PHS-2型酸度计），重复上述实验操作，测出滤液中Cu2+的浓度．Pb2+的吸附实验步骤同Cu2+．1.3分析方法Cu2+、Pb2+原水溶液的配置方法：利用电子分析天平分别准确称量硝酸铜、硝酸铅0.241，0.331,g，溶于1L蒸馏水中，使其摩尔浓度均为0.001mol/L．经吸附处理后Cu2+、Pb2+的测定方法：溶液经适当稀释后，加入1,mol/L的0.5mL硝酸进行酸化处理，采用冷原子吸收光谱法进行检测（所用药品均为分析纯）．2结果与讨论2.1pH值对泥炭吸附Cu2+、Pb2+及混合液总离子的影响室温下取离子浓度均为500,mg/L的Cu2+、Pb2+溶液及Cu2+、Pb2+均为0.001,mol/L的混合离子溶液1,000,mL于大烧杯中，并依次加入泥炭2.0,g，调节不同的pH值，于110,r/min的转速下搅拌0.5,h，过滤后测定离子浓度变化，考察pH值对其吸附效果的影响，如图1、图2所示．天津城市建设学院学报齐兆涛等:天然泥炭对Cu2+、Pb2+吸附性能的研究205图1pH对Cu2+、Pb2+吸附效果的影响图2pH对混合离子吸附效果的影响由图1可以看出，对于单一离子的吸附，当pH值为5时，泥炭对两种离子的吸附量都达到了最大值；当pH值小于5时，泥炭对两种离子的吸附均随pH值的升高而增大；当pH值大于5时，泥炭对Pb2+的吸附效果变化较小，只是略有下降；但对Cu2+的吸附效果变化较大，使其吸附量急剧下降．由图2可以看出，对于混合离子溶液总离子的吸附，当pH值为6时，泥炭对两种离子的吸附量均达到了最大值；泥炭对混合液离子的吸附趋势与对单独离子的吸附趋势相同．泥炭吸附机理可归纳为离子交换（ionexchange）、络合（complexation）、表面吸附（surfaceadsorption）、化学吸附（chemisorption）[3]4种．泥炭对重金属的吸附主要依靠离子交换，重金属可与腐殖酸或富里酸上所含有的酸性基团（如羟基）中的H+发生离子交换反应，因此H+浓度对吸附作用有较大的影响．在较低的H+浓度环境下吸附作用进行得更彻底，因此泥炭对Cu2+、Pb2+的吸附量随溶液pH的增大而不断增大；而对Cu2+、Pb2+混合离子的吸附，由于混合离子间的相互斥力使得