李　明，王　璐

(1 临沂市环境监测站，山东　临沂　276000；2 临沂市第九中学，山东　临沂　276000)



糠醛渣对废水中铜离子的吸附研究

李明1，王璐2

(1 临沂市环境监测站，山东临沂276000；2 临沂市第九中学，山东临沂276000)

以生产糠醛的废弃物糠醛渣为吸附剂，研究了糠醛渣对Cu2+的吸附性能。考察了糠醛渣的用量、吸附时间、吸附温度以及吸附剂的重复使用次数对去除率的影响。实验得到糠醛渣去除废水中Cu2+(10 g/L)的最佳条件为：吸附剂用量为1.0 g，吸附时间为90 min，吸附温度为50 ℃，去除率可达64.6%，吸附剂重复使用5次后的去除率仍达44.1%。糠醛渣可作为优良的吸附剂处理废水中的Cu2+。该方法实现了以废治废的废物资源化目标，具有良好的社会效益和经济效益。

糠醛渣；Cu2+；吸附；去除率

近年来，重金属的污染问题日益被公众所重视。含铜废水是城市污水中几大常见危害性重金属之一，主要来源于电镀、冶金、化工和漂洗等工业废水[1]。含铜废水进入自然水体会危害人体健康及生态环境，过量的铜能引起肝硬化及肝腹水等病症，严重的甚至会引发癌症[2]。另外，含铜废液对水生生物和农作物的毒性也较大，当水中Cu2+浓度达0.1～0.2 mg/L 时，就将导致鱼类死亡[3]。因此，含铜废水的排放造成了严重的环境压力，威胁着人类的健康，已经成为当今社会急需解决的环境问题。

目前，除去废水中的铜离子方法有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法、膜过滤法、吸附法等[4]。其中吸附法具有低成本、易操作、无二次污染等优点，因而受到广泛关注[5-8]。

糠醛渣是以玉米芯为原料，经过高温水解提取糠醛后得到的固体废渣，具有成本低廉、制备简单、无毒、吸附速度快、可循环使用等优点，且该吸附剂还易于与产物分离，后处理简便快捷，可以更好的以废治废，节约资源，实现绿色化学。尤其是糠醛渣具有较大的比表面积和丰富的孔结构，近年来化学家们在不断地扩展该吸附剂的应用范围。目前已有糠醛渣吸附Cr(VI)[9]、Cr(III)[10]、Ni(II)[11]、亚甲基蓝[12]、甲基紫[13]、苯酚[14]等的研究。结果表明，糠醛渣是一类良好的吸附剂，有利于吸附反应的进行。但目前用其吸附废水中铜离子的研究还未见报道。因此合理地利用糠醛渣的吸附性能，变废为宝，不仅可解决环境污染的问题，还可以促进该行业的发展，并产生一定的经济效益。

1　实　验

1.1主要仪器和试剂

BS 224 S型电子天平,赛多利斯科技仪器公司；紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；SHZ-C型水浴恒温振荡器，上海琅玕实验设备有限公司；DHG-924OA型电热恒温鼓风干燥箱，上海鸿都电子科技有限公司；研钵、250 mL锥形瓶、塑料薄膜、分液漏斗等。

糠醛渣，宁夏共享化工有限公司提供，CuSO4·5H2O，稀硫酸均为分析纯。

1.2糠醛渣预处理

糠醛渣用去离子水超声冲洗，以除去糠醛渣表面上的杂质，再用去离子水浸泡2 h，以除去糠醛渣表面上的水溶物，然后将其放入烘箱中在120 ℃下烘干，取出后冷却至室温，研磨过20目筛以备用。

1.3测定最大吸收波长和绘制标准曲线

利用紫外-可见分光光度计通过光谱扫描测定浓度为10 g/L硫酸铜溶液的最大波长，所得最大波长λ=808 nm。配制一系列不同浓度的硫酸铜溶液，在最大波长下以蒸馏水为参比，分别测定各浓度溶液的吸光度值，并做吸光度与浓度的关系曲线，得到的线性回归方程：A=0.0455C+0.0228，R=0.9997。

1.4吸附试验方法

在一组250 mL锥形瓶中，各加入25 mL，10 g/L的CuSO4溶液，再分别加入准确称量的糠醛渣并用薄膜封口。在给定温度下，以150 r/min振荡一定时间，并以空白实验溶液做参比溶液，通过紫外-分光光度计测定各浓度下的吸光度，并用下式计算去除率。

2　结果与讨论

2.1糠醛渣用量对Cu2+去除率的影响

在一组装有25 mL，10 g/L的CuSO4溶液的锥形瓶中分别加入0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g、1.4 g的糠醛渣，在25 ℃条件下振荡30 min，过滤后分析溶液中剩余Cu2+溶液的浓度，考察糠醛渣用量对Cu2+溶液去除率的影响，结果如图1所示。

图1吸附剂用量对Cu2+去除率的影响Fig.1　The influence of adsorbent dosage for the removal rate of Cu2+

根据图1可知,随着吸附剂用量的增加，去除率先增加后趋于平缓，出现这种情况的原因可能是吸附剂用量较小时，吸附剂用量增加去除率也增加，这时吸附剂对水中铜离子的吸附没有达到饱和；当吸附剂用量增加到一定值时，吸附剂用量增加而去除率趋于平缓，此时去除率对铜离子的吸附达到饱和状态[14]。根据曲线图可看出当糠醛渣加入1.0 g时，吸附效果最佳。

2.2吸附时间对Cu2+去除率的影响

在一组装有25 mL，10 g/L的CuSO4溶液的锥形瓶中，各加入预处理好的糠醛渣，在温度为25 ℃条件下分别振荡 0.5 h、0.75 h、1 h、1.5 h、2 h，过滤后分析溶液中剩余Cu2+溶液的浓度，考察吸附时间对Cu2+溶液去除率的影响，结果如图2所示。

从图2中可以看出，糠醛渣对水溶液中Cu2+的吸附去除速度较快。在吸附开始的前1 h，去除率迅速上升，其去除率达近55%；1 h之后，随着时间的延长，去除率上升缓慢，在1.5 h时吸附基本达到平衡。这种现象可能是因为初始阶段吸附是一种表面作用，吸附速度较快，随后的慢吸附则是水溶液中Cu2+向糠醛渣的内部扩散，该过程的速度较小[9]。因此本实验吸附振荡时间选择1.5 h。

图2　吸附时间对Cu2+去除率的影响Fig.2　The influence of adsorption time for the removal rate of Cu2+

2.3吸附温度对Cu2+去除率的影响

在一组装有25 mL，10 g/L的CuSO4溶液的锥形瓶中，各加入1.0 g预处理好的糠醛渣，分别在温度为25 ℃、35 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、65 ℃条件下振荡1.5 h，过滤后分析溶液中剩余Cu2+溶液的浓度，考察吸附时间对Cu2+溶液去除率的影响，结果如图3所示。

图3　吸附温度对Cu2+去除率的影响Fig.3　The influence of adsorption temperature for the removal rate of Cu2+

根据图4可知，在所测温度范围内，预处理好的糠醛渣对硫酸铜溶液中铜离子的去除率随温度升高而上升。表明吸附为吸热过程，温度升高有利于吸附的进行[12]。50 ℃时去除率已经达到64.6%。

2.4最佳条件下的平行实验

图4　最佳条件下的平行实验Fig.4　The parallel experiments under the best conditions

在装有25 mL，10 g/L的CuSO4溶液的锥形瓶中，各加入1.0 g预处理好的糠醛渣，在温度为50 ℃条件下振荡1.5 h，在此条件下进行了5次平行实验，过滤后分析溶液中剩余Cu2+溶液的浓度，计算去除率，结果如图4所示。

根据图4可知，5组实验的去除率基本保持在64.0%以上，说明由单因素法所得到的最佳反应条件是稳定可靠的。

2.5吸附剂的重复使用实验

由于糠醛渣易于与硫酸铜溶液分离，因此使用后可通过过滤得到吸附剂。在上述最佳反应条件下回收的吸附剂经过两次热水浸泡洗涤，在80 ℃条件下烘干2 h使其吸附性能恢复后方可重复使用，结果如图5所示。

图5　优化条件下吸附剂的重复使用Fig.5　The repeated use of adsorbent under the optimal conditions

根据图5可以看出，这种吸附剂在重复使用了5次后仍然具有很好的吸附性能。说明该吸附剂具有很好的重复利用性，是一种高效优良的催化剂，因此将会有很好的使用前景。

3　结　语

(1)当糠醛渣的加入量为1.0 g，吸附时间90 min，吸附温度50 ℃时，糠醛渣对10 g/L硫酸铜溶液中Cu2+的吸附率可达64.6%。对糠醛渣后处理，重复使用5次后吸附率可达44.1%。

(2)以糠醛渣为吸附剂处理废水中的铜离子，其方法简单，成本低廉，且有效利用了废弃资源改善生态环境，达到以废治废、变废为宝的目的。

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Absorption of Cu2+from Wastewater by Furfural Residue

LIMing1,WANGLu2

(1 Environmental Monitor Station of Linyi, Shandong Linyi 276000;2 No.9 Middle School of Linyi, Shandong Linyi 276000, China)

The performance of adsorption for Cu2+was carried out with furfural residue as adsorbent. The influence of adsorbent dosage, adsorption time, adsorption temperature and refused times were investigated. The results indicated that the optimal conditions were as follows: when the adsorbent dosage was 1.0 g, adsorption time was 90 min, adsorption temperature was 50 ℃, the removal rate was up to 64.6%. What’s more, the adsorbent was reused after 5 times, the removal rate was still up to 44.1%. Furfural residue acted as a good adsorbent in the performance of adsorption for Cu2+. The method not only realized the purpose of using waste treating waste, but also brought economic and social benefit to us.

furfural residue；Cu2+；adsorption；removal rate

李明(1981-)，男，硕士，主要从事环境监测与水处理科研。

O661

A

1001-9677(2016)018-0176-03