鸡蛋壳吸附实验室废水中六价铬的影响因素研究*

童 玲，田林锋，罗桂林，朱旭超，姜文娟，马映雪

(1.石嘴山市生态环境监测站，宁夏 石嘴山 753000；2.宁夏生态环境监测中心，宁夏 银川 250001；3.宁夏理工学院 理学与化学工程学院，宁夏 石嘴山 753000)

实验室废水主要有有机废水和无机废水。无机废水主要有酸、碱及其重金属盐类，重金属盐类中含铬(Ⅳ)废水是其中的一种。众所周知，重金属铬(Ⅳ)的危害是巨大的，它可以在环境以及人体中长期积累，这对人体的伤害很大。长期接触含铬(Ⅳ)的废液，或者一次性摄入过量的含铬废液，会使人体致癌。因此，对含铬废水进行科学、合理、及时的处理便显得尤为关键[1-4]。

当前，对含铬废水的处理有很多种方法。比如：化学还原法、离子交换法、活性炭吸附法、电解还原法、反渗透法、生物吸附法等。目前使用最多的仍为活性炭吸附法，但是，活性炭价格比较昂贵，吸附强度比较慢，在吸附、再生、往返使用中损耗比较大，挥发分比较低，不利于脱硝[5-8]。

鸡蛋壳主要成分是碳酸钙，表面有很多微小气孔。鸡蛋壳本身具有较大的比表面积和优良的液相吸附性能，可以作为一种很好的吸附剂去除废水中的六价铬。因此，本文以鸡蛋壳为吸附剂，对实验室含铬(Ⅳ)废水进行处理工艺研究。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

鸡蛋壳、重铬酸钾、浓硫酸、NaOH、乙醇、二苯碳酰二肼等。

容量瓶、移液管、紫外可见光分光光度计、烧杯、多功能高速粉碎机、量筒、电子天平、烘箱、pH计等。

1.2 实验方法

1.2.1 鸡蛋壳的预处理

将收集的鸡蛋壳进行预处理。首先将鸡蛋壳清洗，然后用蒸馏水浸泡、烘干、粉碎，进行壳膜分离，最后将制备好的蛋壳粉收集，备用。具体处理方法参考文献[9-12]进行。

1.2.2 标准曲线及六价铬的测定

采用二苯碳酰二肼紫外分光光度法，在酸性溶液中，六价铬离子与显色剂在最大吸光波长 540 nm 处有强的吸光度，其吸光度与浓度符合郎波-比尔定律[13-14]。

1.2.3 鸡蛋壳吸附六价铬性能研究

鸡蛋壳表面有很多微小气孔，具有较大的比表面积和优良的液相吸附性能。鸡蛋壳对六价铬的吸附主要是物理吸附，吸附过程既有单分子层吸附，又有多分子层吸附，需要从外界吸收能量，不能自发完成。首先，取实验室含铬废水 100 mL(c=8.16×10-5mol/L)，加入一定量制备好的蛋壳粉，分别测定振荡时间、溶液的pH值、溶液体系的温度以及蛋壳粉加入量对废水中六价铬的去除效果进行研究，从而掌握鸡蛋壳对于六价铬吸附的性能[15-17]。

2 结果与分析

2.1 pH值的影响

取 100 mL 含铬废水，加入鸡蛋壳粉 2.0 g 左右，保持体系温度为 25 ℃，振荡时间在 35 min 的条件下，分别测定不同pH值(1.00、1.46、2.05、2.54、3.09、3.50)下，鸡蛋壳对六价铬的去除效果。如表1所示。

表1 不同pH值鸡蛋壳对六价铬去除率的影响

由表1中可知，在溶液pH=2.05时，溶液中铬(六价)的去除率呈现最佳状态，去除率达98.73%。

2.2 振荡时间的影响

取废水 100 mL，加入鸡蛋壳粉 2.0 g 左右，保持体系温度为 25 ℃，调节溶液pH为2.05，分别测定不同振荡时间(5、10、15、20、25、30、35、40 min)下，鸡蛋壳对六价铬的去除效果。如表2所示。

表2 不同振荡时间鸡蛋壳对六价铬的去除率的影响

由表2得出，从 5 min 到 40 min，随着溶液振荡时间的逐渐增加，溶液中铬(六价)的去除率逐渐增加，当溶液振荡时间在 35 min 时，溶液中铬(六价)的去除率呈现最佳状态，在95.76%左右。随后，溶液中铬(六价)的去除率，随着溶液振荡时间的逐渐增加，呈现逐渐下降的趋势。

2.3 鸡蛋壳投加量的影响

取废水 100 mL，调节溶液pH为2.05，保持体系温度为 25 ℃，分别加入不同质量的及蛋壳粉，振荡 35 min，分别测定其吸光度值，求其去除率，具体数据如表3。

表3 鸡蛋壳投加量对六价铬去除率的影响

由表3得出，随着溶液鸡蛋壳投加量的逐渐增加，溶液的去除率首先逐渐升高，当溶液中鸡蛋壳投加量在 2.0 g 左右时，溶液中铬(六价)的去除率呈现最佳状态，在94.13%左右。随后，溶液中去除率随着溶液中鸡蛋壳投加量的增加又呈现逐渐降低的趋势。

2.4 体系温度的影响

取废水 100 mL，调节溶液pH为2.05，加入鸡蛋壳粉 2.0 g，分别调节体系的温度为15、20、25、30、35、40 ℃ 时，分别振荡 35 min，测定六价铬的去除率，结果见表4。

表4 溶液体系温度对六价铬去除率的影响

在控制溶液pH值、鸡蛋壳投加量、溶液振荡时间一定的条件下。随着溶液体系温度的逐渐增加，溶液中铬(六价)的去除率首先逐渐升高，当溶液体系温度在 25 ℃ 左右时，溶液中的吸光度呈现最佳状态，溶液中铬(六价)的去除率在99.18%左右。

3 结论

1)通过实验，当pH为2.05，鸡蛋壳的投加量为2.0g左右，振荡时间为 35 min 左右，体系温度为 25 ℃ 左右时，鸡蛋壳对六价铬的吸附效果最高，可达95%左右。

2)采用鸡蛋壳吸附废水中六价铬，去除效率不比活性炭吸附效率低，但是从经济价值方面考虑，鸡蛋壳更佳经济适用。

3)采用固废鸡蛋壳为吸附剂，从保护环境和固废资源再利用方面考虑，达到了固废综合再利用的目标，不仅保护了环境，同时也为固废鸡蛋壳的综合利用后续研究提供参考。