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共存NH4﹢對雞蛋殼從廢水中吸附除磷的影響

文檔作者：李倩，謝新琪文檔來源：湖北第二師范學院植物抗癌活性物質(zhì)提純及應(yīng)用湖北省級重點實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月13日
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第35卷第2期(總第146期)
2016年4月
濕法冶金
H ydrometallurgy of China
V01．35 No．2(Sum．146)
Apr．2016
共存NH+對雞蛋殼從廢水中吸附除磷的影響
李倩，謝新琪
(湖北第二師范學院植物抗癌活性物質(zhì)提純及應(yīng)用湖北省級重點實驗室，湖北武漢430205)
摘要：研究了用雞蛋殼從共存NH：的含磷廢水中吸附除磷，考察了廢水pH、雞蛋殼用量、NH+質(zhì)量濃度及
溫度等因素對磷去除率的影響，通過正交試驗確定了有NH+存在下雞蛋殼對磷的最佳吸附條件。結(jié)果表
明，在廢水pH=11、雞蛋殼用量為0．6 g／20 mL、NH 4+質(zhì)量濃度50 pg／mL、溫度50℃條件下，磷去除率達
97．89％，去除效果較好。
關(guān)鍵詞：雞蛋殼；廢水；NH+；磷；去除
中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：1009—2617(2016)02—0142—04
DOI：10．13355／j．cnki．sfyj．2016．02．015
磷是導致水體富營養(yǎng)化的主要元素，含有磷
的生活污水和工業(yè)廢水排入水體后會造成嚴重的
環(huán)境問題[1{]，因此，研究有效的生活污水及工業(yè)
廢水除磷方法，對防治水體富營養(yǎng)化非常重要。
近年來，處理含磷廢水的研究已有很多，其中
吸附法的研究更多[3_8]，在實際操作中應(yīng)用也較為
廣泛。用農(nóng)業(yè)廢棄物作吸附材料進行除磷，既節(jié)
約成本，又變廢為寶，具有較高的研究價值[91 2|。
雞蛋殼是一種含鈣多孔材料，具有較大的比表面
積，本課題組前期對其吸附除磷進行了研究口“，
取得了較好效果。廢水中的共存離子對雞蛋殼除
磷有不容忽視的影響[14|，特別是在富營養(yǎng)化水體
中，N、P是兩大主要元素，所以，研究共存離子
NH≯對除磷的影響對雞蛋殼除磷技術(shù)在處理實
際廢水中的應(yīng)用有重要意義。
1材料與方法
1．1試驗儀器、試劑與材料
試驗儀器：可見光分光光度計，722S型，上海
菁華科技儀器有限公司；數(shù)控超聲波清洗器，SB-
5200DT型，寧波新藝生物科技股份有限公司；電子
天平，F(xiàn)A2004，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；
電動離心機，80一2型，常州國華電器有限公司。
試驗試劑：磷酸二氫鉀，天津市東麗區(qū)泰蘭德
化學試劑廠；濃硫酸，信陽化學試劑廠；四水合鉬
酸銨，濃鹽酸，國藥集團化學試劑有限公司；酒石
酸銻鉀，北京化工廠；抗壞血酸，華中藥業(yè)股份有
限公司；氫氧化鈉，硝酸銨，天津市大陸化學試劑
廠。所有試劑均為分析純。
試驗材料：生雞蛋殼，購于武漢江夏區(qū)某農(nóng)
村；含磷廢水：實驗室自制。
1．2試驗方法
廢棄雞蛋殼去除內(nèi)膜并搗碎，在100℃烘箱
中烘干24 h后研磨成粉末，裝入干燥瓶內(nèi)待用。
將一定量雞蛋殼粉加入到自制含磷廢水中，
調(diào)節(jié)溶液初始pH，超聲波振蕩一段時間后離心
分離，測定溶液吸光度，計算磷吸附率。
1．3分析方法
用鉬藍分光光度法[1 5]測定磷質(zhì)量濃度。
1．4計算方法
配置不同濃度梯度的含磷溶液，測定其吸光
度，繪制標準曲線，確定標準曲線方程。
試驗過程中，將測得的所有吸光度值代人標
準曲線方程，求得磷質(zhì)量濃度，再利用下式計算磷
收稿日期：2015-07—11
基金項目：植物抗癌活性物質(zhì)提純及應(yīng)用湖北省級重點實驗室項目；湖北省教育廳科學技術(shù)研究計劃指導性項目(No．B2015023)；
湖北省高等學校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團隊建設(shè)計劃項目(No．T201225)；湖北第二師范學院二級優(yōu)秀科研教師團隊建設(shè)
計劃項目(No．2012K203)。
第一作者簡介：李倩(1984一)，女，河南信陽人，博士，講師，主要研究方向為資源與環(huán)境綜合利用。E—mail：liqiande2006@163．corn。
萬方數(shù)據(jù)
第35卷第2期李倩，等：共存NH}對雞蛋殼從廢水中吸附除磷的影響·143·
吸附率： r一皿×100％。
J00
式中：r為磷吸附率，％；p0為初始磷質(zhì)量濃度，
pg／mL；風為吸附后磷質(zhì)量濃度，／19／mL。
2試驗結(jié)果與討論
2．1 廢水初始plt對吸附除磷的影響
取1．5 g雞蛋殼粉加入到NH產(chǎn)質(zhì)量濃度為50
肛g／mL、磷質(zhì)量濃度為20／-g／mL的20 mL廢液
中，在30℃下調(diào)節(jié)廢水pH，超聲震蕩30 min后離
心分離，測定溶液吸光度，計算磷吸附率。廢水初
始pH對磷吸附率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。
80
芝70
褥
藍
鬈60
50
9 1l 13
初始pH
圖1廢水初始pH對磷吸附率的影響
低pH條件下，雞蛋殼會溶解，因為雞蛋殼的
主要成分是碳酸鈣，并含有少量磷酸鈣，碳酸鈣在
酸性條件下釋放出二氧化碳氣體產(chǎn)生氣泡，磷酸
鈣也溶解釋放出磷；隨溶液pH增大，碳酸鈣溶解
量減少直至停止溶解；pH大于6后，雞蛋殼停止
向水中溶解磷，反而開始從水中吸附磷口6|。由圖
1看出：隨溶液pH增大，磷吸附率先增大后降
低；溶液初始pH為11時，雞蛋殼對磷吸附率達
到最大，為73．55％，表明該堿性條件有利于雞蛋
殼從廢水中吸附磷。堿性條件下，鈣離子更容易
與水中的磷酸根結(jié)合形成羥基磷酸鈣晶體析出，
從而使磷去除率提高口?。
2．2雞蛋殼用量對吸附除磷的影響
廢水中NH4+質(zhì)量濃度為50弘g／mL、磷質(zhì)量
濃度為20／-g／mL，廢水體積20 mL、初始pH=
11，溫度30℃，加入雞蛋殼并超聲震蕩30 min，
雞蛋殼用量對磷吸附率的影響試驗結(jié)果如圖2所
示?？梢钥闯觯弘S雞蛋殼用量增加，磷吸附率先增
大后降低；雞蛋殼用量為0．6 g時，磷吸附率最
大，為97．89％；雞蛋殼用量大于0．6 g后，磷吸附
率反而繼續(xù)降低，這可能是雞蛋殼粉末過量較多，
在吸附表面產(chǎn)生某種掩蔽作用，阻礙了羥基磷酸
鈣析出，使磷吸附率降低。
圖2雞蛋殼用量對磷吸附率的影響
2．3 NH寸質(zhì)量濃度對吸附除磷的影響
取1．5 g雞蛋殼加入到磷質(zhì)量濃度20
tMg／mL、初始pH一11的20 mL廢液中，在30℃
下超聲震蕩30 min后離心分離，測定溶液吸光
度，計算磷吸附率。NH才質(zhì)量濃度對磷吸附率的
影響試驗結(jié)果如圖3所示。
p(1qI-I：)／(嶺·mL-1)
圖3 Nm+質(zhì)量濃度對磷吸附率的影響
由圖3看出，隨NH+質(zhì)量濃度增大，磷吸附
率逐漸增大，當NH+質(zhì)量度達50 t-g／mL時，磷
吸附率達最大，為65．12％。這表明溶液中NH≯
的存在對雞蛋殼吸附除磷有促進作用，這可能是
因為雞蛋殼中的Ca2+與水溶液中的NH4+進行離
子交換被釋放出來，進而與水中的磷酸根結(jié)合形
成羥基磷酸鈣晶體而析出[16’1引。
2．4溫度對吸附除磷的影響
取1．5 g雞蛋殼加入到NH+質(zhì)量濃度50
>g／mL、磷質(zhì)量濃度20弘g／mL廢液中，廢液體積
20 mL，pH一11，不同溫度下超聲震蕩30 rain，離
萬方數(shù)據(jù)
· 144· 濕法冶金2016年4月
心分離后測定吸光度，計算磷吸附率。溫度對吸
附除磷的影響試驗結(jié)果如圖4所示。
66
曩斛
＼
并
釜62
整
簟60
58
lO 20 30 40 50 60
溫度／℃
圍4溫度對磷吸附率的影響
由圖4看出：隨溫度升高，磷吸附率增大；當
溫度升至50℃時，磷吸附率達64．71％；繼續(xù)升
高溫度到60℃，磷吸附率幾乎沒有變化。雞蛋殼
對磷的吸附過程中吸熱，升高溫度有利于吸附反
應(yīng)的進行。
2．5正交試驗
在廢水體積20 mL、磷質(zhì)量濃度20“g／mL
條件下，進行正交試驗，試驗條件及結(jié)果見表1。
可以看出：正交試驗條件下，影響磷吸附率的各因
素的主次順序為NH≯質(zhì)量濃度>廢水初
始pH>溫度>雞蛋殼用量；理論最優(yōu)組合為
A，B：C，D。，即pH一11，雞蛋殼用量0．5 g，NH≯
質(zhì)量濃度50 pg／mL，溫度40℃；最佳條件下，磷
吸附去除率為97．42％。單因素試驗得到的最佳
組合為A。B。C。D，，即廢液pH=11，雞蛋殼用量
0．6 g，NH產(chǎn)質(zhì)量濃度50 99／mL，溫度50℃，該條
件下的磷去除率為97．89％。相比之下，可以確定
最優(yōu)條件為A，B。C。D。。
表1正交試驗條件及結(jié)果
試驗編號
A
廢液pH 雞蛋毒≥量／g P( )／(cg． ．一，) 溫度DNHt mI ／℃
磷吸附率／％
雞蛋殼質(zhì)量／g )／(心· 1) 溫度／℃
”””1+“”
3 結(jié)論
試驗結(jié)果表明，廢液中的共存離子NH≯對雞
蛋殼吸附除磷有促進作用，NH≯質(zhì)量濃度增大有
利于雞蛋殼對磷的吸附。溶液酸堿性對雞蛋殼吸
附除磷有顯著影響：酸性條件下，雞蛋殼不能吸附
廢水中的磷，反而會向水中溶解出磷；堿性條件
下，雞蛋殼對廢水中的磷具有相對較好的吸附效
果。對于20 mL磷質(zhì)量濃度20扯g／mL的廢液，
在廢液初始pH一11、雞蛋殼用量0．6 g、NH≯質(zhì)
量濃度50#g／mL、50℃條件下，磷去除率可達
97．89％，除磷效果較好。
∞
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萬方數(shù)據(jù)
第35卷第2期李倩，等：共存NH乒對雞蛋殼從廢水中吸附除磷的影響
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Effect of Co-existing Nrl4+on Removal of Phosphorous From Wastewater
LI Qian，XIE Xinqi
(Hubei Key Laboratory of Purification and Application of Plant Anti—cancer Active
Ingredients，Hubei University of Education，Wuhan 430205，China)
Abstract：In this paper，the effect of N H+on removal of phosphorus from wastewater using egg shell
was studied．The effects of pH，amount of egg shell，NH[concentration and temperature were
examined．The optimum conditions for removal of phosphorus were obtained by orthogonal
experiments．The results show that under the optimal conditions of wastewater PH of 1 1，the amount
of egg shell of 0．6 g／20 mL，NH+concentration Of 50 gg／mL，temperature of 50℃，and the removal
rate of phosphorous is up to 97．89％．The removal effect of phosphorus is good．
Key words：egg shell；wastewater；N H+；phosphorus；removal
Ⅲ
圈
嘲
舊
嘲
舊
吲

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