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共存NH4﹢对鸡蛋壳从废水中吸附除磷的影响

文档作者：李倩，谢新琪文档来源：湖北第二师范学院植物抗癌活性物质提纯及应用湖北省级重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年05月13日
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第35卷第2期(总第146期)
2016年4月
湿法冶金
H ydrometallurgy of China
V01．35 No．2(Sum．146)
Apr．2016
共存NH+对鸡蛋壳从废水中吸附除磷的影响
李倩，谢新琪
(湖北第二师范学院植物抗癌活性物质提纯及应用湖北省级重点实验室，湖北武汉430205)
摘要：研究了用鸡蛋壳从共存NH：的含磷废水中吸附除磷，考察了废水pH、鸡蛋壳用量、NH+质量浓度及
温度等因素对磷去除率的影响，通过正交试验确定了有NH+存在下鸡蛋壳对磷的最佳吸附条件。结果表
明，在废水pH=11、鸡蛋壳用量为0．6 g／20 mL、NH 4+质量浓度50 pg／mL、温度50℃条件下，磷去除率达
97．89％，去除效果较好。
关键词：鸡蛋壳；废水；NH+；磷；去除
中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2016)02—0142—04
DOI：10．13355／j．cnki．sfyj．2016．02．015
磷是导致水体富营养化的主要元素，含有磷
的生活污水和工业废水排入水体后会造成严重的
环境问题[1{]，因此，研究有效的生活污水及工业
废水除磷方法，对防治水体富营养化非常重要。
近年来，处理含磷废水的研究已有很多，其中
吸附法的研究更多[3_8]，在实际操作中应用也较为
广泛。用农业废弃物作吸附材料进行除磷，既节
约成本，又变废为宝，具有较高的研究价值[91 2|。
鸡蛋壳是一种含钙多孔材料，具有较大的比表面
积，本课题组前期对其吸附除磷进行了研究口“，
取得了较好效果。废水中的共存离子对鸡蛋壳除
磷有不容忽视的影响[14|，特别是在富营养化水体
中，N、P是两大主要元素，所以，研究共存离子
NH≯对除磷的影响对鸡蛋壳除磷技术在处理实
际废水中的应用有重要意义。
1材料与方法
1．1试验仪器、试剂与材料
试验仪器：可见光分光光度计，722S型，上海
菁华科技仪器有限公司；数控超声波清洗器，SB-
5200DT型，宁波新艺生物科技股份有限公司；电子
天平，FA2004，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；
电动离心机，80一2型，常州国华电器有限公司。
试验试剂：磷酸二氢钾，天津市东丽区泰兰德
化学试剂厂；浓硫酸，信阳化学试剂厂；四水合钼
酸铵，浓盐酸，国药集团化学试剂有限公司；酒石
酸锑钾，北京化工厂；抗坏血酸，华中药业股份有
限公司；氢氧化钠，硝酸铵，天津市大陆化学试剂
厂。所有试剂均为分析纯。
试验材料：生鸡蛋壳，购于武汉江夏区某农
村；含磷废水：实验室自制。
1．2试验方法
废弃鸡蛋壳去除内膜并捣碎，在100℃烘箱
中烘干24 h后研磨成粉末，装入干燥瓶内待用。
将一定量鸡蛋壳粉加入到自制含磷废水中，
调节溶液初始pH，超声波振荡一段时间后离心
分离，测定溶液吸光度，计算磷吸附率。
1．3分析方法
用钼蓝分光光度法[1 5]测定磷质量浓度。
1．4计算方法
配置不同浓度梯度的含磷溶液，测定其吸光
度，绘制标准曲线，确定标准曲线方程。
试验过程中，将测得的所有吸光度值代人标
准曲线方程，求得磷质量浓度，再利用下式计算磷
收稿日期：2015-07—11
基金项目：植物抗癌活性物质提纯及应用湖北省级重点实验室项目；湖北省教育厅科学技术研究计划指导性项目(No．B2015023)；
湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队建设计划项目(No．T201225)；湖北第二师范学院二级优秀科研教师团队建设
计划项目(No．2012K203)。
第一作者简介：李倩(1984一)，女，河南信阳人，博士，讲师，主要研究方向为资源与环境综合利用。E—mail：liqiande2006@163．corn。
万方数据
第35卷第2期李倩，等：共存NH}对鸡蛋壳从废水中吸附除磷的影响·143·
吸附率： r一皿×100％。
J00
式中：r为磷吸附率，％；p0为初始磷质量浓度，
pg／mL；风为吸附后磷质量浓度，／19／mL。
2试验结果与讨论
2．1 废水初始plt对吸附除磷的影响
取1．5 g鸡蛋壳粉加入到NH产质量浓度为50
肛g／mL、磷质量浓度为20／-g／mL的20 mL废液
中，在30℃下调节废水pH，超声震荡30 min后离
心分离，测定溶液吸光度，计算磷吸附率。废水初
始pH对磷吸附率的影响试验结果如图1所示。
80
芝70
褥
蓝
鬈60
50
9 1l 13
初始pH
图1废水初始pH对磷吸附率的影响
低pH条件下，鸡蛋壳会溶解，因为鸡蛋壳的
主要成分是碳酸钙，并含有少量磷酸钙，碳酸钙在
酸性条件下释放出二氧化碳气体产生气泡，磷酸
钙也溶解释放出磷；随溶液pH增大，碳酸钙溶解
量减少直至停止溶解；pH大于6后，鸡蛋壳停止
向水中溶解磷，反而开始从水中吸附磷口6|。由图
1看出：随溶液pH增大，磷吸附率先增大后降
低；溶液初始pH为11时，鸡蛋壳对磷吸附率达
到最大，为73．55％，表明该碱性条件有利于鸡蛋
壳从废水中吸附磷。碱性条件下，钙离子更容易
与水中的磷酸根结合形成羟基磷酸钙晶体析出，
从而使磷去除率提高口⋯。
2．2鸡蛋壳用量对吸附除磷的影响
废水中NH4+质量浓度为50弘g／mL、磷质量
浓度为20／-g／mL，废水体积20 mL、初始pH=
11，温度30℃，加入鸡蛋壳并超声震荡30 min，
鸡蛋壳用量对磷吸附率的影响试验结果如图2所
示。可以看出：随鸡蛋壳用量增加，磷吸附率先增
大后降低；鸡蛋壳用量为0．6 g时，磷吸附率最
大，为97．89％；鸡蛋壳用量大于0．6 g后，磷吸附
率反而继续降低，这可能是鸡蛋壳粉末过量较多，
在吸附表面产生某种掩蔽作用，阻碍了羟基磷酸
钙析出，使磷吸附率降低。
图2鸡蛋壳用量对磷吸附率的影响
2．3 NH寸质量浓度对吸附除磷的影响
取1．5 g鸡蛋壳加入到磷质量浓度20
tMg／mL、初始pH一11的20 mL废液中，在30℃
下超声震荡30 min后离心分离，测定溶液吸光
度，计算磷吸附率。NH才质量浓度对磷吸附率的
影响试验结果如图3所示。
p(1qI-I：)／(岭·mL-1)
图3 Nm+质量浓度对磷吸附率的影响
由图3看出，随NH+质量浓度增大，磷吸附
率逐渐增大，当NH+质量度达50 t-g／mL时，磷
吸附率达最大，为65．12％。这表明溶液中NH≯
的存在对鸡蛋壳吸附除磷有促进作用，这可能是
因为鸡蛋壳中的Ca2+与水溶液中的NH4+进行离
子交换被释放出来，进而与水中的磷酸根结合形
成羟基磷酸钙晶体而析出[16’1引。
2．4温度对吸附除磷的影响
取1．5 g鸡蛋壳加入到NH+质量浓度50
>g／mL、磷质量浓度20弘g／mL废液中，废液体积
20 mL，pH一11，不同温度下超声震荡30 rain，离
万方数据
· 144· 湿法冶金2016年4月
心分离后测定吸光度，计算磷吸附率。温度对吸
附除磷的影响试验结果如图4所示。
66
曩斛
＼
并
釜62
整
簟60
58
lO 20 30 40 50 60
温度／℃
围4温度对磷吸附率的影响
由图4看出：随温度升高，磷吸附率增大；当
温度升至50℃时，磷吸附率达64．71％；继续升
高温度到60℃，磷吸附率几乎没有变化。鸡蛋壳
对磷的吸附过程中吸热，升高温度有利于吸附反
应的进行。
2．5正交试验
在废水体积20 mL、磷质量浓度20“g／mL
条件下，进行正交试验，试验条件及结果见表1。
可以看出：正交试验条件下，影响磷吸附率的各因
素的主次顺序为NH≯质量浓度>废水初
始pH>温度>鸡蛋壳用量；理论最优组合为
A，B：C，D。，即pH一11，鸡蛋壳用量0．5 g，NH≯
质量浓度50 pg／mL，温度40℃；最佳条件下，磷
吸附去除率为97．42％。单因素试验得到的最佳
组合为A。B。C。D，，即废液pH=11，鸡蛋壳用量
0．6 g，NH产质量浓度50 99／mL，温度50℃，该条
件下的磷去除率为97．89％。相比之下，可以确定
最优条件为A，B。C。D。。
表1正交试验条件及结果
试验编号
A
废液pH 鸡蛋毒≥量／g P( )／(cg． ．一，) 温度DNHt mI ／℃
磷吸附率／％
鸡蛋壳质量／g )／(心· 1) 温度／℃
”””1+“”
3 结论
试验结果表明，废液中的共存离子NH≯对鸡
蛋壳吸附除磷有促进作用，NH≯质量浓度增大有
利于鸡蛋壳对磷的吸附。溶液酸碱性对鸡蛋壳吸
附除磷有显著影响：酸性条件下，鸡蛋壳不能吸附
废水中的磷，反而会向水中溶解出磷；碱性条件
下，鸡蛋壳对废水中的磷具有相对较好的吸附效
果。对于20 mL磷质量浓度20扯g／mL的废液，
在废液初始pH一11、鸡蛋壳用量0．6 g、NH≯质
量浓度50#g／mL、50℃条件下，磷去除率可达
97．89％，除磷效果较好。
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万方数据
第35卷第2期李倩，等：共存NH乒对鸡蛋壳从废水中吸附除磷的影响
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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
旧
嘲
旧
吲

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