一种利用安山玢岩矿物吸附重金属铜离子的方法
【专利摘要】本发明公开了一种矿物吸附重金属铜离子的方法。该方法以安山玢岩为吸附材料吸附重金属铜离子。主要技术特征是：安山玢岩矿物经粉碎到一定粒度，在适合的pH下，经过一定的吸附时间，安山玢岩对Cu2+的最大吸附量为150mg/g，吸附容量大，吸附后的安山玢岩矿物用一定浓度的HNO3解吸附，解吸率达96%。再生安山玢岩矿物二次吸附的最大吸附容量为25mg/g。
【专利说明】一种利用安山玢岩矿物吸附重金属铜离子的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理领域，具体地说，利用安山玢岩矿物处理冶炼、金属加工、机械制造、有机合成及其化工排放含铜废水，使铜达到可排放标准。
【背景技术】
[0002]日趋严重的重金属离子对环境的污染，给人类的生存带来极大的威胁。铜是主要的重金属污染物之一，冶炼、金属加工、机械制造、有机合成及其化工排放含铜废水是造成水体中铜污染的重要原因，水体中铜的浓度达到0.01毫克/升，就会危及到鱼类的生存，若用含铜废水灌溉农田，铜在土壤和农作物中累积，会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良，并会污染粮食籽粒。水生生物可以富集铜，通过食物链的富集，最终使大量铜进入人体；农作物可通过根吸收土壤中的铜，其中一部分也可经食物进入人体。当铜在体内蓄积到一定程度后即可对人体健康产生危害，为了保护和改善人类的生存环境，人们对重金属离子的处理越来越重视。重金属离子的处理主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、借助微生物或植物的吸收、积累、富集等方法。天然矿物是自然界中广泛存在并且容易得到的物质，利用矿物去除废水中重金属离子具有重要发展前景。但作为吸附材料的矿物质吸附水体中的重金属离子必需具有大的比表面积，其中沸石、硅藻土、高岭土做为重金属离子的吸附剂被广泛的研究。安山玢岩矿物是中酸性火山岩中一种熔岩，它的主要特征为斑状结构，斑晶多以斜长石为主，故称安山玢岩。安山玢岩矿石由两部分组成:火山碎屑物和胶结物。火山碎屑物以安山岩角砾为主，碎屑物的含量30?60%，其矿物成分为斜长石、辉石、角闪石等；胶结物以火山灰分解物质为主。经初步勘测，安山玢岩矿储量巨大，矿山所含安山玢岩的储量在一亿吨以上。矿石性脆，硬度小，机械加工性能良好。本发明将安山玢岩矿物粉末(小于200目)用于吸附重金属铜离子，矿物质对Cu2+的最大吸附量为150mg/g，吸附力强，用于含铜废水的处理，具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0003](I)安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+:安山玢岩矿物经开采后粉碎过200目筛。移取10.1056mg/mL Cu2+溶液4.00?6.0OmL放入500mL烧杯中，加入200mL蒸懼水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节pH4.5?5.5，酸度计准确测定，加入0.2(Γθ.40g安山玢岩矿物，放在磁力搅拌器上搅拌1.(Γ2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜；
(2)安山玢岩矿物的解吸附:将吸附Cu2+后的安山玢岩矿物于11(T12(TC烘干2.0?3.0h,称取 0.20?0.40g,至 200mL 烧杯中，加入 20.0mL0.10?0.30mol/L HNO3,搅拌2(T40min，用中速定量滤纸过滤，用蒸馏水洗涤，滤液定容，稀释，用原子吸收法测定铜，滤渣于11(T120°C烘干2.(Γ3.0h，得到再生安山玢岩矿物；
(3)再生安山玢岩矿物吸附重金属Cu2+:移取10.1056mg/mL Cu2+溶液2.00^4.0OmL放入500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ4.5?5.5，加Λ 0.5(Tl.0Og再生安山玢岩矿物，搅拌1.(Γ2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，稀释，用原子吸收法测定铜。
[0004]本发明体现的优势和特点是:
(1)本发明采用安山玢岩矿物作为吸附重金属铜离子的吸附材料，吸附性能优良；
(2)本发明采用安山玢岩矿物吸附重金属铜离子，吸附率高，吸附容量大，操作简便，可用于含铜离子污水处理；
(3)安山玢岩储量大，易加工，不需经过改性，直接用于吸附重金属铜离子，成本低，吸附后的矿物解吸方便。
【具体实施方式】
[0005]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0006]实施例1
(1)标准Cu2+溶液的配制
称取CuSO4.5H20 19.0g，于300mL烧杯中，用去离子水溶解，加8?10滴lmol/L H2SO4,定容到500mL容量瓶中，摇匀。用0.1065mol/L的标准EDTA溶液滴定，用PAN作指示剂滴定至亮紫色，重复3次，最后测得CuSO4储备液的浓度为0.1579mol/L(含Cu2+1.1056mg/mL)。用移液管移取9.90mL CuSO4储备液与10mL容量瓶中，4?5滴lmol/L H2SO4，定容，摇匀，此溶液含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL。取含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL 溶液 10.0OmL 于 10mL 容量瓶，加4?5滴lmol/L H2SO4,定容，摇匀，此溶液含Cu2+为0.1000mg/mL ；
(2)Cu2+标准系列的配制和测定
分别移取含 Cu2+ 为 0.1000mg/mL 标准溶液 0.00,0.50、1.00、1.50,2.00,2.50,3.0OmL于50mL容量瓶中，用二次去离子水稀释到刻度，摇匀，此系列含Cu2+分别为0.00,1.00,
2.00,3.00,4.00,5.00,6.00μ g/mL。用原子吸收法(吸收波长为324.8nm)测定标准系列溶液的吸光度J ;
(3)安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+:
安山玢岩矿物经开采后粉碎过200目筛。移取10.1056mg/mL Cu2+溶液4.00mL，放入500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ4.5，酸度计准确测定，加入0.20g安山扮岩矿物,放在磁力搅拌器上搅拌1.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。
[0007]实施例2
(I)标准Cu2 +溶液的配制
称取CuSO4.5H20 19.0g，于300mL烧杯中，用去离子水溶解，加8?10滴lmol/L H2SO4,定容到500mL容量瓶中，摇匀。用0.1065mol/L的标准EDTA溶液滴定，用PAN作指示剂滴定至亮紫色，重复3次，最后测得CuSO4储备液的浓度为0.1579mo 1/L (含Cu2+1.1056mg/mL)。用移液管移取9.90mL CuSO4储备液与10mL容量瓶中，4?5滴lmol/L H2SO4，定容，摇匀，此溶液含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL。取含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL 溶液 10.0OmL 于 10mL 容量瓶，加4?5滴lmol/L H2SO4,定容，摇匀，此溶液含Cu2+为0.1000mg/mL ；
(2)Cu2+标准系列的配制和测定
分别移取含 Cu2+ 为 0.1000mg/mL 标准溶液 0.00,0.50、1.00、1.50,2.00,2.50,3.0OmL于50mL容量瓶中，用二次去离子水稀释到刻度，摇匀，此系列含Cu2+分别为0.00,1.00,
2.00,3.00,4.00,5.00,6.00 μ g/mL。用原子吸收法(吸收波长为324.8nm)测定标准系列溶液的吸光度J ;
(3)安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+
安山玢岩矿物经开采后粉碎过200目筛。移取10.1056mg/mL Cu2+溶液5.00mL，放入500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ5.0,酸度计准确测定，加入0.30g安山扮岩矿物,放在磁力搅拌器上搅拌1.5h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。安山玢岩矿物对Cu2+最大吸附容量为150 mg/g,安山玢岩矿物对Cu2+具有良好的吸附性能。
[0008]实施例3
(1)标准Cu2+溶液的配制
称取CuSO4.5H20 19.0g，于300mL烧杯中，用去离子水溶解，加8?10滴lmol/L H2SO4,定容到500mL容量瓶中，摇匀。用0.1065mol/L的标准EDTA溶液滴定，用PAN作指示剂滴定至亮紫色，重复3次，最后测得CuSO4储备液的浓度为0.1579mo 1/L (含Cu2+1.1056mg/mL)。用移液管移取9.90mL CuSO4储备液与10mL容量瓶中，4?5滴lmol/L H2SO4，定容，摇匀，此溶液含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL。取含 Cu2+ 为 1.0000mg/mL 溶液 10.0OmL 于 10mL 容量瓶，加4?5滴lmol/L H2SO4,定容，摇匀，此溶液含Cu2+为0.1000mg/mL ；
(2)Cu2+标准系列的配制和测定
分别移取含 Cu2+ 为 0.1000mg/mL 标准溶液 0.00,0.50、1.00、1.50,2.00,2.50,3.0OmL于50mL容量瓶中，用二次去离子水稀释到刻度，摇匀，此系列含Cu2+分别为0.00,1.00,
2.00,3.00,4.00,5.00,6.00 μ g/mL。用原子吸收法(吸收波长为324.8nm)测定标准系列溶液的吸光度J ;
(3)安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+
安山玢岩矿物经开采后粉碎过200目筛。移取10.1056mg/mL Cu2+溶液6.00mL，放入500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ5.5，酸度计准确测定，加入0.40g安山扮岩矿物,放在磁力搅拌器上搅拌2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。
[0009]实施例4
安山玢岩矿物的解吸附:将吸附Cu2+后的安山玢岩矿物于11(T12(TC烘干2.0h，称取
0.20g，至200mL烧杯中，加入20.0mL 0.1OmoI/L HNO3，搅拌20min，用中速定量滤纸过滤，用蒸馏水洗涤，滤液定容，稀释，用原子吸收法测定铜，解吸率为96%。滤渣于11(T12(TC烘干2.(Γ3.0h，得到再生安山玢岩矿物。
[0010]实施例5
安山玢岩矿物的解吸附:将吸附Cu2+后的安山玢岩矿物于11(T12(TC烘干2.0h，称取
0.30g，至200mL烧杯中，加入20.0mL 0.20mol/L HNO3，搅拌30min，用中速定量滤纸过滤，
用蒸馏水洗涤，滤液定容，稀释，用原子吸收法测定铜。
[0011]实施例6
安山玢岩矿物的解吸附:将吸附Cu2+后的安山玢岩矿物于11(T12(TC烘干2.0h，称取
0.40g，放入200mL烧杯中，加入20.0mL0.30mol/L HNO3，搅拌40min，用中速定量滤纸过滤，用蒸馏水洗涤，滤液定容，稀释，用原子吸收法测定铜。
[0012]实施例7
再生安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+:移取10.1056mg/mL Cu2+溶液2.0OmL于500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节pH4.5，酸度计准确测定，加入0.50g再生安山玢岩矿物，搅拌1.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。
[0013]实施例8
再生安山扮岩矿物用于吸附重金属Cu2+:移取10.1056mg/mL Cu2+溶液3.0OmL于500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ5.0，酸度计准确测定，加入0.80g再生安山玢岩矿物，搅拌1.5h，以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜，解吸后安山玢岩矿物对Cu2+二次吸附最大容量为25 mg/g。
[0014]实施例9
再生安山扮岩矿物用于吸附重金属Cu2+:移取10.1056mg/mL Cu2+溶液4.0OmL于500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ5.5，酸度计准确测定，加入1.0Og再生安山玢岩矿物，搅拌2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。
【权利要求】
1.一种利用安山玢岩矿物吸附重金属铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤: 安山玢岩矿物用于吸附重金属Cu2+:安山玢岩矿物经开采后粉碎过200目筛，移取10.1056mg/mL Cu2+溶液 4.00?6.0OmL放入 500mL烧杯中，加入 200mL 蒸懼水，用 Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节pH4.5^5.5，酸度计准确测定，加入0.20、.40g安山玢岩矿物，放在磁力搅拌器上搅拌1.(Γ2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，用原子吸收法测定铜。
2.根据权利要求1所述的安山玢岩矿物吸附重金属铜离子的方法，其特征是解吸容易，可进行再生和再吸附，实现重复利用，其具体方法的步骤如下: Cl)解吸附:将吸附Cu2+后的安山玢岩矿物于11(T12(TC烘干2.(T3.0h，称取0.20?0.40g，至 200mL 烧杯中，加入 20.0mL0.10?0.30mol/L HNO3，搅拌 20?40min，用中速定量滤纸过滤，用蒸馏水洗涤，滤液定容，稀释，用原子吸收法测定铜，滤渣于11(T12(TC烘干2.(Γ3.0h，得到再生安山玢岩矿物； (2)再吸附:移取10.1056mg/mL Cu2+溶液2.00?4.0OmL放入500mL烧杯中，加入200mL蒸馏水，用Imol/LNaOH和lmol/LHCl溶液调节ρΗ4.5?5.5，加入0.50?1.0Og再生安山玢岩矿物，搅拌1.(Γ2.0h,以600(T8000r/min离心分离5min，取上清液，稀释，用原子吸收法测定铜。
【文档编号】C02F1/62GK104418401SQ201310399794
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】宋桂兰, 李燕, 卢燕 申请人:济南大学