全 文 ：广 东 化 工 2013 年 第 3 期
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辣木籽吸附 Cu(Ⅱ)的性能研究
潘庚华
(核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007)

[摘 要]研究了辣木籽吸附 Cu(Ⅱ)的性能，实验结果如下：随着吸附剂用量增加，Cu(Ⅱ)的去除率从 70.84 %增至 79.66 %；当 pH 由 2 至 6
逐渐增加时, 去除率由 35.7 %增至 76.9 %，去除率的增加都是先快后慢；随着 Cu(Ⅱ)浓度 5 mg/L 增至 500 mg/L，去除率从 80.4 %减少至 20.4 %；
随着 Cr6+浓度由 10 mg/L 增至 50 mg/L，Cu2+的去除率从 72.1 %增加至 83.6 %。
[关键词]辣木籽；吸附；吸附平衡
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)03-0048-02

Performance Research on Moringa Seed Adsorption Cu(Ⅱ)

Pan Genghua
(Uranium Geology Research Institute, CNNC, Changsha 410007, China)

Abstract: The performance of moringa seed adsorption Cu(Ⅱ) was studied. Experimental results showed: as adsorbent dosage increased, Cu(Ⅱ) removal rate
was increased from 70.84 % to 79.66 %; When pH by 2 to 6 gradually increases, the removal rate increased from 35.7 % from76.9 %, the increase of the removal rate
was first after fast slow. With Cu(Ⅱ) concentration 5 mg/L to 500 mg/L, removal rate decreased from 80.4 % to 20.4 %; As Cr6+ concentration by 10 mg/L to 50
mg/L, Cu2 + removal increased from 72.1 % to 83.6 %.
Keywords: Moringa seed；adsorption；adsorption equilibrium

在冶金、采矿、电镀、催化、仪表、合金和化工等工业生产
过程中会产生大量的含铜废水，铜不可降解，能在生物体中累计，
最终通过食物链对动植物和人体造成危害。去除水体中的铜离子
重金属离子越来越引起人们的关注。传统的铜离子污染主要的治
理方式是化学法，其致命缺点是造成二次污染，而对于一些毒性
很强，含量很低的元素，难以治理[1-2]。因此，寻找一种有效的治
理方式就成为了很急迫的任务。利用生物进行环境中有毒有害元
素的治理是一个非常具有前景的研究方向。植物废料是目前生物
吸附剂的重要研究方向，利用植物废料处理重金属污染废水，实
现了废料的合理处理和综合利用，演绎“变废为宝，减量化，再利
用，再循环”的经济模式。文章研究的吸附剂为辣木籽，辣木籽是
一种农业废弃物，利用辣木籽作为吸附剂具有很高的经济价值和
潜力，文章通过对辣木籽对铜离子的吸附效率考察和各种影响条
件下的吸附效率考察。
1 实验部分
1.1 辣木籽生物吸附剂的制备
本实验采用攀枝花市干热河谷研究中心的种植基地的辣木籽
作为吸附剂原料。用蒸馏水冲洗数次放入烘箱中，在 90 ℃下烘干。
待冷却至室温后去掉纸翼，用捣碎机粉碎，过 40 目筛，装入聚乙
烯袋中密封保存以备用。
1.2 Cu(Ⅱ)的分析测定
本实验使用双环已酮草酰二腙(BCO)光度法测定铜的含量。
双环已酮草酰二腙(BCO)与铜离子在溶液中生成兰色络合物，反
应的酸度为 pH 7~10，其最大吸收在 595~610 nm 波长处。此方法
具有分析周期短，灵敏度高，稳定性好等特点。
1.3 实验辣木籽吸附性能的评价
辣木籽的吸附性能用 Cu(Ⅱ)的吸附效率来评价。
定义吸附率即为去除率，为吸附平衡后吸附剂上所吸附的金
属离子质量占溶液中初始金属离子质量的百分比，其计算公式如
下：
%100×
C
C-C
=y
0
e0
其中 y 是 Cu(II)去除率，Ce(mg/L)是反应体系 Cu(II)的平衡浓
度，C0(mg/L)是反应体系 Cu(II)的起始浓度。
2 结果与讨论
2.1 吸附剂量对辣木籽吸附Cu(Ⅱ)效率的影响
常温常压下不同用量辣木籽处理50 mL浓度为30 mg/L的
Cu2+的溶液的结果如图所示。吸附剂用量从0.5 g增加到1.5 g时，
溶液中铜离子的去除率从70.8 %升高到79.7 %，此后增加吸附剂
量，去除率缓慢增加，并逐渐达到平衡。吸附剂的吸附容量与其
溶解性、结合位点之间的静电感应和排斥作用有关。由于吸附剂
浓度比较高时，生物吸附剂互相粘结在一起，使得与溶液接触的
表面积减少，从而降低了有效的吸附表面，减少了吸附的活性位
点，即达到离子浓度的平衡。因此，对于定量Cu2+的去除，吸附
剂应分批量投加，既能保证Cu2+快速有效地去除，又经济合理。

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
70
72
74
76
78
80
去除
率/
%
吸附剂量/g

图1 吸附剂量对吸附效率的影响
Fig. 1 Effect of adsorption dose for adsorption efficiency

2.2 pH对辣木籽吸附Cu(Ⅱ)效率的影响
用1 mol/L的硫酸或氢氧化钠将溶液的pH分别调为2、3、4、5、
6，1 g辣木籽常温常压下处理30 mg/L的不同pH铜离子结果如图2
所示。当pH由2增至3时，去除率从35.7 %迅速增至72.1 %，而后
再增加pH至6，而去除率只增至76.9 %。这是因为，随pH的变化，
水溶液中的重金属离子会转化成不同的水解产物。当pH由低增高
时，铜离子会出现Cu2+，Cu(OH)+和Cu(OH)2三种存在形式。在Cu2+
溶液pH较低，即pH小于等于2时，溶液中的金属离子呈阳离子状
态，由于H+浓度较高，H+对重金属离子存在竞争吸附，影响重金
属离子的交换吸附，此时，吸附剂对Cu2+吸附能力较差。当Cu2+
溶液pH升高时，且重金属离子仍以离子形式存在时，H+的影响减
弱，吸附性能较好，即当pH在3~5时，铜在水溶液中主要存在形
式为Cu2+和Cu(OH)+，当pH＝6时，以Cu2+形式存在的铜已经很少，
取而代之的是大量的Cu(OH)+和Cu(OH)2[3]。而当pH大于6.3时将会
[收稿日期] 2012-12-23
[作者简介] 潘庚华(1980-)，男，中级工程师，主要研究方向为水处理研究和环境影响评价。
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生成Cu(OH)2沉淀[4]。而另一方面，金属离子与一个OH-络合的离
子形态，在吸附剂的表面更容易形成络合吸附。同时溶液中的重
金属离子还会形成难溶氢氧化物。此时吸附剂对重金属离子不仅
起到吸附作用，还起到晶种作用，加速氢氧化物沉淀的沉降，从
而在沉降过程中发生共沉淀作用，表现出更好的吸附性能[5]。从
图2看，最佳pH为4。

2 3 4 5 6
30
40
50
60
70
80
去除
率
/%
pH

图2 pH对吸附性能的影响
Fig.2 Effect of pH v for the adsorption performance

2.3 初始浓度对辣木籽吸附Cu(Ⅱ)效率的影响
分别考察了1 g辣木籽分别吸附Cu(Ⅱ)初始浓度由5 mg/L增至
500 mg/L最终吸附效率的变化。由图可见，随着溶液中重金属离
子初始浓度的增加，去除率逐渐减小。从最初Cu(Ⅱ)浓度5 mg/L
增至浓度500 mg/L，去除率从80.4 %减少至20.4 %。这主要是由于
溶液中重金属离子的浓度较高时，吸附剂表面的吸附位与溶液中
金属离子数量的比值较低，因此减少了金属离子与吸附剂之间反
应的机率，故去除率逐渐降低。

0 100 200 300 400 500
20
30
40
50
60
70
80
90
去除
率/
%
初始Cu(Ⅱ)浓度/(mg.L-1)

图3 初始Cu(Ⅱ)浓度对吸附性能的影响
Fig.3 Effect of initial Cu(Ⅱ) concentration for the adsorption performance

2.4 共存离子Cr(VI)对辣木籽吸附Cu(Ⅱ)效率的影响
在实际的含Cu(Ⅱ)的废水中会同时存在其他多种重金属离
子，其中最常见的就是Cr(VI)。50 mL浓度为30 mg/L Cu(Ⅱ)溶
液中分别加入10 mL不同浓度的Cr(VI)溶液，混匀。各加入1 g
辣木籽进行吸附反应，实验结果如下。如图4所示，随着Cr(VI)
浓度的升高，即由10 mg/L增至50 mg/L，Cu(Ⅱ)的去除率从72.1
%增加至83.6 %。Cr(VI)浓度的升高，专性吸附能力减弱，Cr(VI)
的竞争作用不再是影响Cu(Ⅱ)的吸附的主要因素，此时由于表
面OH-的释放以及电解质对双电层的压缩作用，使得Cu2+的去除
率增加；另外，随Cr(VI)浓度的升高，溶液pH增加，也导致Cu2+
的去除率增加。所以，在一定浓度范围内，Cr(VI)可以促进Cu(Ⅱ)
的吸附。

10 20 30 40 50
72
74
76
78
80
82
84
去
除率
/%
Cr(VI)浓度/(mg.L-1)

图4 共存Cr(VI)对辣木籽吸附Cu(Ⅱ)性能的影响
Fig.4 Effect of coexist Cr(VI) for the Cu (Ⅱ) adsorption
performance of moringa

3 结语
(1)随着吸附剂用量的增加，溶液中铜离子的去除率分别从
70.84 %增至79.66 %，并逐渐达到平衡；
(2)当pH由2至6逐渐增加时，去除率由35.7 %增至76.9 %，去
除率的增加都是先快后慢；
(3)随着Cu(Ⅱ)浓度5 mg/L增至500 mg/L，去除率从80.4 %减
少至20.4 %；
(4)随着Cr6+浓度由10 mg/L增至50 mg/L，Cu2+的去除率从72.1
%增加至83.6 %。

参考文献
[1]郭仁东，吴吴，张晓颖．高浓度含铜废水处理方法的研究[J]．当代化工，
2004，33(5)：280-282．
[2]姚志春．含铜废水处理及资源循环利用的应用研究[J]．甘肃科技，
2005(12)：96-98．
[3]Larous S，Meniai A H，Lehocine M B．Experimental study of the removal
of copper from aqueous solutions by adsorption using sawdust
[J]．Desalination，2005，185：483-490．
[4]Elliott H A，Huang C P．Adsorption characteristic of some Cu(II) complexes
on aluminosilicates[J]．Water Research，1981，15：849-855．
[5]Asmal, M，Khan A H，Ahmad S，et al．Cole of sawdust in the removal of
copper(II) from industrial wastes[J]．Water Research，1998，32：3085-3091．

(本文文献格式：潘庚华．辣木籽吸附 Cu(Ⅱ)的性能研究[J]．广
东化工，2013，40(3)：48-49)

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