麥飯石吸附水溶液中重金屬離子及礦物溶出實驗研究

麥餐石是一種具有一定生物活性的保健劑。它具有豐富的微孔結(jié)構(gòu)，比面積大，因此具有良好的溶解和吸附能力。它含有多種微量元素,浸提液具有抗突變的作用。人體與地殼物質(zhì)保持著一種平衡關(guān)系,這種平衡關(guān)系一經(jīng)破壞,人體健康就要受到影響。近年來,經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來了環(huán)境污染加劇,地表水飲用水源普遍受到污染,特別是重金屬離子,這類污染物難以去除,對人體健康危害大。另一方面,隨著社會的進步,人們對飲用水質(zhì)量提出了更高的要求,要求飲用微量元素含量豐富的水。目前研究的水處理方法主要是去除水中的污染物質(zhì),對飲用水中營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏還沒有好的解決辦法。本文利用麥飯石具有較好的溶出和吸附特性,對重金屬微污染飲用水處理進行了研究,結(jié)果表明:麥飯石是一種理想的改善飲用水水質(zhì)材料。1實驗部分1.1化學(xué)試劑實驗材料:遼寧阜新麥飯石,化學(xué)成分見表1。其它化學(xué)試劑均為分析純。實驗儀器:美國P-E703型雙光束原子分光光度計,THZ-82恒溫振蕩器,LD4-2A離心機,PHS-2酸度計。1.2各目目數(shù)的設(shè)置首先樣品將機械粉碎,然后進行篩分。按顆粒大小每間隔20目設(shè)一組,將樣品共分成7組。最大一組為20目,最小一組為120目。顆粒較大的4組先用蒸餾水沖洗,洗去顆粒表面細小粉塵,待沖洗水較清時,105℃烘干后備用。1.3金屬離子檢測類比微污染飲用水重金屬離子的濃度,選擇Pb2+、Cd2+、Mn2+、Cr6+和NH4+幾種離子進行試驗。配置一定濃度的金屬離子溶液,取50ml于具賽三角瓶中,加入一定量的麥飯石置于振蕩器上攪拌,控制混合溫度和時間。取出反應(yīng)瓶靜止10min,將上清液以3000轉(zhuǎn)/min速度離心分離20min,用原子吸收分光光度計分析水中各種離子濃度。1.4攪拌和攪拌均控制混合時間取50ml蒸餾水于具賽三角瓶中,加入一定量的麥飯石置于振蕩器上攪拌,控制混合溫度和時間。將出反應(yīng)瓶靜止10min,將上清液以3000轉(zhuǎn)/min速度離心分離20min,用原子吸收分光光度計分析水中各種離子濃度。2結(jié)果討論2.1麥餐石可以去除金屬離子污染物的性能2.1.1麥所需麥所石的重金屬離子分離分別配置1.12mg/L的Pb2+溶液、0.2mg/L的Cd2+溶液、5mg/L的Mn2+溶液、1.0mg/L的Cr6+溶液和10mg/L的NH4+溶液,取50ml實驗溶液加入5.0g40-60目的阜新麥飯石,于振蕩器上室溫攪拌,定時取樣分析濃度。攪拌過程中麥飯石吸附金屬離子,從而將有害的金屬離子從水中去除。麥飯石對金屬離子Pb2+、Cd2+和Mn2+有較好的去除效果,去除率分別為85%、92%和70%,吸附這三種重金屬離子速度較快,能在0.5h達到平衡;對Cr6+、NH4+的去除率較低,分別為60%和40%,而且需要較長的吸附平衡時間,需2~3h。各種離子去除率隨時間變化的實驗結(jié)果見圖1。2.1.2不同ph值對麥炭石去除金屬離子的效果影響配制0.2mg/LPb2+、0.083mg/LCd2+溶液,用NaOH和HCl溶液pH值,不同pH值時麥飯石對金屬離子的去除率見圖2。pH值對金屬離子的去除效果影響大,對于Pb2+當pH>3.8時去除效果最佳;Cd2+在pH=6.3時去除最高,但是當pH>8.0時Cd2+的去除率反而下降。2.1.3麥炭石的金屬離子對pb2+、cd2+和m2c+mn2+電配制一定離子濃度的溶液,50ml溶液中分別加入5.0g不同粒徑的麥飯石顆粒,攪拌混合6.0h后分析溶液中金屬離子的剩余濃度,實驗結(jié)果見表2。實驗條件下麥飯石對Pb2+、Cd2+和Mn2+有很好的吸附作用,去除率較高,處理后的含量達到了生活飲用水標準。而對Cr6+和NH4+的去除率較低,說明被Cr6+和NH4+污染的水不宜用麥飯石處理。麥飯石對金屬離子的去除率隨著粒徑的減小而增大,但增幅不大。這是因為顆粒的粒徑越小,麥飯石的比表面積越大,金屬離子的吸附量越大,因此去處率越高。2.2麥餐石殘渣的溶2.2.1麥炭石礦物質(zhì)溶出量在50ml蒸餾水中加入80~100目麥飯石顆粒,攪拌60min后測定離子濃度,實驗結(jié)果見圖3?？梢钥闯?溶出量最大的是Ca2+,然后依次為Zn2+、Mg2+和Mn2+,這些都是飲用水中不可缺少的礦物質(zhì)元素,最大溶出量分別為8.0、4.2、2.1和0.2mg/L,說明麥飯石礦物質(zhì)具有很好的溶出效果。但此時Zn2+和Mn2+的溶出量明顯超標,當麥飯石投加量為2g時,Zn2+濃度為0.6mg/L,Mn2+的溶出量達到0.1mg/L,能夠滿足飲用水質(zhì)指標要求,因此采用麥飯石改善飲用水水質(zhì)時,麥飯石投加量應(yīng)低于4%。2.2.2麥炭石中ca2+和z2+溶出變化情況50l蒸餾水中加入2%麥飯石,混合攪拌后,測定不同浸泡時間的離子濃度,實驗結(jié)果見圖4。各種離子的溶出濃度隨時間延長而增大,但變化幅度有很大差異。從曲線變化可以看出,在麥飯石溶出過程中,Ca2+和Zn2+的溶出濃度在30min內(nèi)即能達到平衡,Mn2+、Mg2+濃度在60min后變化不大,而Fe3+的溶出量隨時間延長而不斷增大,最高達1.6mg/L,遠超過生活飲用水水質(zhì)標準,要使Fe3+濃度低于0.3mg/L,必須控制浸泡時間。根據(jù)試驗結(jié)果可以斷定,用麥飯石改善飲用水水質(zhì)時,浸泡時間以30min為宜。2.2.3ph值對離子濃度的影響水溶液中麥飯石礦物質(zhì)的溶出過程實質(zhì)就是離子交換的反應(yīng)過程,H+參與離子交換反應(yīng),因此溶液pH值必然對麥飯石礦物質(zhì)溶出效果產(chǎn)生影響。50ml蒸餾水中加入2%的麥飯石,分別用鹽酸和NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH值,混合攪拌0.5h后測定離子濃度,實驗結(jié)果見圖5。當pH>4時,各種離子的溶出濃度隨pH值增大而減小,但變化幅度很小;當pH<4時,隨溶液pH值減小,離子的溶出濃度迅速增大。說明酸性條件能夠促進麥飯石礦物質(zhì)的溶出,提高礦物質(zhì)和微量元素的溶出率。但應(yīng)該指出,為避免某些離子溶出濃度超標,酸性條件下應(yīng)適當減少麥飯石的投加量。3ph和cd2+、cd2+、麥炭石+pb+去除重金屬離子(1)麥飯石對金屬離子Pb2+、Cd2+和Mn2+有較好的去除效果,吸附平衡時間0.5h,處理后水質(zhì)達到了生活飲用水標準。對Cr6+、NH4+的去除率較低,平衡時間需2~3h。當pH>3.8時Pb+去除效果最佳,Cd2+在pH=6.3時去除率最高。麥飯石粒徑對金屬離子的去除率有一定影響。(2)麥飯石礦物質(zhì)具有很好的溶出效果,其溶出量最大的是Ca2+,然后依次為Zn2+、Mg2+和Mn2+,為控制某些離