功能化吸附剂除去水中的重金属及在分析中应用

摘要

本文以粉末活性炭为原料，以从鸡蛋壳中提取的钙液和磷酸，四氧化三铁和阿拉伯树胶为活化剂，制成了三种功能化的吸附剂，即Ca2+/PO43-改性的粉末活性炭;Fe3O4负载活性炭;阿拉伯树胶修饰磁性碳。本文一方面，研究了功能化的吸附剂的基本特性，二次污染的饮用水中对重金属的吸附效果。另一方面，利用磁性吸附剂，即Fe3O4负载活性炭，阿拉伯树胶修饰的磁性碳，作为富集饮用水中微量砷和铜的吸附剂，用于阳极溶出伏安法测定水中微量的砷和铜。主要研究结果如下:(1)从废蛋壳中提取的钙溶液可以作为低成本的活化剂，提高活性炭的吸附性能。在室温26℃，pH为6.8的饮用水中，Ca2+/PO43-改性后的碳用量是1g/L，混悬吸附2小时，能除去饮用水卫生标准中Cd2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+各重金属离子限值浓度的2.5倍量，并且在饮用水中原有的Cu2+、Al3+、Zn2+离子含量降低。(2)在室温26℃，pH为6.8的饮用水中，阿拉伯树胶修饰的磁性碳吸附铜离子，在5分钟内达到吸附平衡，最大吸附容量是39.05 mg/g。此外，吸附数据符合Freundlich吸附等温方程，Freundlich吸附常数为1.260 L/mg。(3)在室温26℃，pH为6.8的饮用水中，功能化的吸附剂能够去除As(Ⅲ)、Cd2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+，从而弥补单一吸附剂的不足。功能化的吸附剂用量是0.9 g/L，混悬吸附6小时，能除去饮用水标准中As(Ⅲ)、Cd2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+各重金属的限值浓度的1.25倍量，并且饮用水中原有的Al3+、Cu2+、Zn2+的含量减少。(4)磁性吸附剂，作为富集饮用水中微量的砷和铜的吸附剂，可以提高饮用水中微量砷和铜测定的灵敏度。磁性碳富集-金电极溶出伏安法测定饮用水中微量的砷，相对标准偏差RSD为0.1％～0.8％;阿拉伯树胶修饰磁性碳富集下的电化学测定饮用水中的铜，相对标准偏差RSD为0.2％～1.2％，测定1μg/L As(Ⅲ)和1μg/LCu2+水样，富集后比未富集时重现性更好。