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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提純及應用湖北省級重點實驗室		點擊數：	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提純及應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。結果表
明，在廢水pH=11、雞蛋殼用量為0．6 g／20 mL、NH 4+質量濃度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化的主要元素，含有磷
的生活污水和工業廢水排入水體后會造成嚴重的
環境問題[1{]，因此，研究有效的生活污水及工業
廢水除磷方法，對防治水體富營養化非常重要。
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]，在實際操作中應用也較為
廣泛。用農業廢棄物作吸附材料進行除磷，既節
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在處理實
際廢水中的應用有重要意義。
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，FA2004，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，購于武漢江夏區某農
村；含磷廢水：實驗室自制。
1．2試驗方法
廢棄雞蛋殼去除內膜并搗碎，在100℃烘箱
中烘干24 h后研磨成粉末，裝入干燥瓶內待用。
將一定量雞蛋殼粉加入到自制含磷廢水中，
調節溶液初始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：植物抗癌活性物質提純及應用湖北省級重點實驗室項目；湖北省教育廳科學技術研究計劃指導性項目(No．B2015023)；
湖北省高等學校優秀中青年科技創新團隊建設計劃項目(No．T201225)；湖北第二師范學院二級優秀科研教師團隊建設
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境綜合利用。E—mail：liqiande2006@163．corn。
萬方數據
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為初始磷質量濃度，
pg／mL；風為吸附后磷質量濃度，／19／mL。
2試驗結果與討論
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產質量濃度為50
肛g／mL、磷質量濃度為20／-g／mL的20 mL廢液
中，在30℃下調節廢水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+質量濃度為50弘g／mL、磷質量
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果如圖2所
示。可以看出：隨雞蛋殼用量增加，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
率反而繼續降低，這可能是雞蛋殼粉末過量較多，
在吸附表面產生某種掩蔽作用，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寸質量濃度對吸附除磷的影響
取1．5 g雞蛋殼加入到磷質量濃度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才質量濃度對磷吸附率的
影響試驗結果如圖3所示。
p(1qI-I：)／(嶺·mL-1)
圖3 Nm+質量濃度對磷吸附率的影響
由圖3看出，隨NH+質量濃度增大，磷吸附
率逐漸增大，當NH+質量度達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+質量濃度50
>g／mL、磷質量濃度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
萬方數據
· 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
應的進行。
2．5正交試驗
在廢水體積20 mL、磷質量濃度20“g／mL
條件下，進行正交試驗，試驗條件及結果見表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≯質量濃度>廢水初
始pH>溫度>雞蛋殼用量；理論最優組合為
A，B：C，D。，即pH一11，雞蛋殼用量0．5 g，NH≯
質量濃度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產質量濃度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
最優條件為A，B。C。D。。
表1正交試驗條件及結果
試驗編號
A
廢液pH 雞蛋毒≥量／g P( )／(cg． ．一，) 溫度DNHt mI ／℃
磷吸附率／％
雞蛋殼質量／g )／(心· 1) 溫度／℃
”””1+“”
3 結論
試驗結果表明，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
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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萬方數據
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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