花生壳及其炭黑对Cu2+的吸附研究
王昱月+陈金光
治理废水中重金属的方法很多，其中利用农业废弃物作为吸附材料治理水中的重金属受到了广泛的关注。在我国，花生壳主要作为燃料或当作废渣弃去，造成自然资源的极大浪费。如果能够将废弃的农业资源利用起来以废治废，势必会取得良好的环保和经济效益。国内外也对此进行了研究，范建凤等对玉米芯对水中镍离子吸附的效果进行了研究，结果表明在温度为35 ℃，初始浓度为10 mg/L，pH值约为6，吸附时间为2.5 h，玉米芯用量为0.1 g的条件下，玉米芯对Ni2+的吸附容量达到了1.6 mg/g以上。本文将对利用花生壳及其炭黑做为吸附剂吸附溶液中的Cu2+进行研究，并探讨吸附时间、pH值、吸附剂用量等因素对吸附效果的影响。
实验仪器和材料
仪器和设备。pHS-10型便携式智能酸度计，微波消解仪（MILETONE），高速万能粉碎机（FW100型），108目分样筛；电子天平，马弗炉，Z-5000型塞曼原子吸收分光光度计，DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱，恒温摇床。
花生壳及其炭黑材料的制备。用去离子水将花生壳洗净，将其放入烘箱中，经8 h烘干后取出。冷却后将其粉碎成均匀粉末，再用108目分样筛分样，密封保存。把经过处理的花生壳样品置于坩埚中，装满后加盖，置于马弗炉中热解，升温到750 ℃加热1 h。冷却后用1 mol/L的盐酸在摇床上震荡6 h，过滤，去离子水冲洗直至滤液为中性，放入105 ℃烘箱中烘干取出备用。
结果与讨论
吸附时间的影响。称取0.20 g花生壳粉末及炭黑（各9份）分别置于干燥的锥形瓶中，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，然后置于恒温摇床（设置条件：25 ℃，150 r/min），分别在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h时取出一瓶，过滤后对浓度进行测量发现花生壳及其炭黑的吸附量随时间增加而增大，吸附时间超过8小时后，吸附量的增加速度骤然减小。所以，选择吸附时间8 h进行后续实验。
PH值的影响。称取0.20 g花生壳粉末及其炭黑（各6份）分别置于干燥的锥形瓶中，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，用1 mol/l的HCl和NaOH将溶液的pH调节为1、2、3、4、5、6（在pH大于7时有沉淀产生，不适于固液的分离，所以不做研究），而后置于恒温摇床（条件同上），在最佳吸附时间8h后取出，过滤后测量浓度。通过观察数据，可以发现强酸条件下花生壳及其炭黑的吸附能力很弱，在弱酸的条件下吸附效果较好，且在pH值为6时吸附量最大，所以选择最佳pH为6。
投加量的影响。分别称取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生壳粉末及其炭黑，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，再将溶液调节为最佳pH 6，而后置于恒温摇床（条件同上），在最佳吸附时间8 h后取出，过滤后适当稀释，测量浓度。花生壳的吸附量为22、48、57、59、65、67 mg/g，花生壳炭黑的吸附量为89、99、100、100、100、100 mg/g。
從吸附量可以看出，花生壳粉末在投加量为0.80 g时吸附基本达到饱和，因此选择0.80 g作为最佳投加量；花生壳炭黑在投加量为0.20 g的时达到了99 %的吸附率，因此选择0.20 g作为最佳投加量。
温度的影响。称取花生壳粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的锥形瓶，倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液，再将溶液调节为最佳pH 6，置于恒温摇床（分别设置温度为15 ℃、25 ℃、40 ℃，转速150 r/min），在最佳吸附时间8 h后取出，过滤后测量浓度。花生壳的吸附量为11.07、11.25、11.25 mg/g，花生壳炭黑的吸附量为55.80、55.90、56.90 mg/g。
可以看出，这个温度区间对花生壳及其炭黑吸附铜离子的影响不大。所以选择25 ℃做为花生壳以及其炭黑的最佳吸附温度。
以花生壳及花生壳为原料制成的炭黑吸附质量浓度为100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附条件分别为：吸附时间均为8 h，pH为6，投加量分别为0.80 g以及0.20 g，温度均为25 ℃。
治理废水中重金属的方法很多，其中利用农业废弃物作为吸附材料治理水中的重金属受到了广泛的关注。在我国，花生壳主要作为燃料或当作废渣弃去，造成自然资源的极大浪费。如果能够将废弃的农业资源利用起来以废治废，势必会取得良好的环保和经济效益。国内外也对此进行了研究，范建凤等对玉米芯对水中镍离子吸附的效果进行了研究，结果表明在温度为35 ℃，初始浓度为10 mg/L，pH值约为6，吸附时间为2.5 h，玉米芯用量为0.1 g的条件下，玉米芯对Ni2+的吸附容量达到了1.6 mg/g以上。本文将对利用花生壳及其炭黑做为吸附剂吸附溶液中的Cu2+进行研究，并探讨吸附时间、pH值、吸附剂用量等因素对吸附效果的影响。
实验仪器和材料
仪器和设备。pHS-10型便携式智能酸度计，微波消解仪（MILETONE），高速万能粉碎机（FW100型），108目分样筛；电子天平，马弗炉，Z-5000型塞曼原子吸收分光光度计，DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱，恒温摇床。
花生壳及其炭黑材料的制备。用去离子水将花生壳洗净，将其放入烘箱中，经8 h烘干后取出。冷却后将其粉碎成均匀粉末，再用108目分样筛分样，密封保存。把经过处理的花生壳样品置于坩埚中，装满后加盖，置于马弗炉中热解，升温到750 ℃加热1 h。冷却后用1 mol/L的盐酸在摇床上震荡6 h，过滤，去离子水冲洗直至滤液为中性，放入105 ℃烘箱中烘干取出备用。
结果与讨论
吸附时间的影响。称取0.20 g花生壳粉末及炭黑（各9份）分别置于干燥的锥形瓶中，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，然后置于恒温摇床（设置条件：25 ℃，150 r/min），分别在0、1、2、4、6、8、10、12、18、24 h时取出一瓶，过滤后对浓度进行测量发现花生壳及其炭黑的吸附量随时间增加而增大，吸附时间超过8小时后，吸附量的增加速度骤然减小。所以，选择吸附时间8 h进行后续实验。
PH值的影响。称取0.20 g花生壳粉末及其炭黑（各6份）分别置于干燥的锥形瓶中，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，用1 mol/l的HCl和NaOH将溶液的pH调节为1、2、3、4、5、6（在pH大于7时有沉淀产生，不适于固液的分离，所以不做研究），而后置于恒温摇床（条件同上），在最佳吸附时间8h后取出，过滤后测量浓度。通过观察数据，可以发现强酸条件下花生壳及其炭黑的吸附能力很弱，在弱酸的条件下吸附效果较好，且在pH值为6时吸附量最大，所以选择最佳pH为6。
投加量的影响。分别称取0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g的花生壳粉末及其炭黑，再加入100 ml浓度为100 mg/L的Cu2+溶液，再将溶液调节为最佳pH 6，而后置于恒温摇床（条件同上），在最佳吸附时间8 h后取出，过滤后适当稀释，测量浓度。花生壳的吸附量为22、48、57、59、65、67 mg/g，花生壳炭黑的吸附量为89、99、100、100、100、100 mg/g。
從吸附量可以看出，花生壳粉末在投加量为0.80 g时吸附基本达到饱和，因此选择0.80 g作为最佳投加量；花生壳炭黑在投加量为0.20 g的时达到了99 %的吸附率，因此选择0.20 g作为最佳投加量。
温度的影响。称取花生壳粉末0.80 g、炭黑0.20 g于干燥的锥形瓶，倒入100 ml的100 mg/L的Cu2+溶液，再将溶液调节为最佳pH 6，置于恒温摇床（分别设置温度为15 ℃、25 ℃、40 ℃，转速150 r/min），在最佳吸附时间8 h后取出，过滤后测量浓度。花生壳的吸附量为11.07、11.25、11.25 mg/g，花生壳炭黑的吸附量为55.80、55.90、56.90 mg/g。
可以看出，这个温度区间对花生壳及其炭黑吸附铜离子的影响不大。所以选择25 ℃做为花生壳以及其炭黑的最佳吸附温度。
以花生壳及花生壳为原料制成的炭黑吸附质量浓度为100 mg/L的Cu2+溶液的最佳吸附条件分别为：吸附时间均为8 h，pH为6，投加量分别为0.80 g以及0.20 g，温度均为25 ℃。
