离子交换树脂法是分离和富集研究领域的一种经典的方法，具有费用低、分离效率高、材料可以重复利用等优点. 在污水综合排放标准中规定，铅是第一类污染物，最高允许排放浓度为1.0 mg/L. 针对废水中痕量铅的去除和测定工作，近些年有很多科技工作者应用离子交换树脂方法进行富集和分离研究. 徐晶晶等利用732型强酸性凝胶性阳离子交换树脂对水中铅进行静态吸附实验，树脂对铅的吸附率可达95.6%[1]. 张德强等研究发现，732型树脂吸附铅时，静态法比动态法有更好的吸附效果[2]. 潘迎全等利用732型树脂对地表水中铅进行预浓缩，然后再进行测定，铅最低检出限可达6.4 μg/L[3]. 杜容山等用D401型螯合离子交换树脂吸附富集地表水中铅进行测定时，对铅的线性范围为4.0～80.0 μg/L[4]. 刘颖等在树脂对痕量铅测定的研究中选用717型强碱性阴离子交换树脂，测定方法的线性范围为0～7.2 mg/L[5]. 蔡艳荣等选用大孔丙烯酸系弱酸树脂DK110，分离富集蔬菜中铅，然后用火焰原子吸收分光光度法测定，满足蔬菜中铅的测定要求[6]. 杨秀培等研究D113型大孔阳离子交换树脂静态吸附含铅浓度为84.0 mg/L的实验室废水，废水中的铅浓度降到0.03 mg/L[7]. 王菲等用D152型大孔弱酸阳离子交换树脂静态吸附水中铅，树脂吸附铅的过程符合Langmuir等温吸附方程[8]. D418型树脂[9]、X152树脂[10]和H型110树脂[11]对铅的吸附既符合Langmuir等温吸附方程，也符合Freundlich等温吸附方程. 张于弛研究了D113型弱酸性树脂对铅的静态吸附实验，D113树脂对铅的吸附符合一级动力学Lagergren方程[12]. 本研究拟对HZ401型树脂吸附铅的性能进行分析，以期为该树脂在去除废水中痕量铅的应用提供一定的依据.

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

HZ401型树脂，购自河北华众化工有限公司，大孔苯乙烯带有亚胺二乙酸功能基的螯合树脂，粒度范围0.45～1.25 mm，湿真密度1.10～1.20 g/mL，含水量50%～60%.

实验中用到的其他化学药品，均为分析纯.

1.2 实验仪器

PHS-3E型酸度计(型号：DDS-307A)，上海精密科学仪器有限公司；恒温振荡培养箱(型号：HZQ-X100)，金坛市华龙实验仪器厂；电子分析天平(型号：BS2245)，北京赛多利斯仪器系统有限公司；原子吸收分光光度计(型号：WYS2200)，安徽皖仪科技股份有限公司.

1.3 实验方法

1.3.1 实验分析方法

采用火焰原子吸收分光光度法测定溶液中铅的浓度.

1.3.3 静态吸附方法

由图3可见，处于峰后状态的破裂岩石，蠕变变形速率明显大于峰前岩石，蠕变失稳时间大大缩短。由表1知，岩样HS4-1进行恒载蠕变，失稳时间为4.42h。岩样HS3-2、HS3-1进行分级加载蠕变，结果显示随着荷载比的加大，损伤减小后蠕变失稳时间并没有严格递增，这是由于分级加载所造成的试验误差。在分级加载蠕变试验中，前一级的加载会对试样造成一定程度的损伤，且随着加载级数的增加，试样的损伤会逐级累加，导致蠕变失稳时间并不完全准确。对此，采用线性回归的方法对HS3-1与HS3-2等速蠕变阶段进行处理，模拟恒载蠕变条件下蠕变失稳时间[1]。

以-ln(1-F)对吸附时间t作图，通过对该曲线进行线性拟合，得到吸附动力学方程，直线斜率为K1.

1.3.2 树脂预处理方法

Wind-Solar Complementary Energy Supply Platform Based on Intelligent Beacon

2.2.2 树脂用量对吸附效果的影响

其中：α—吸附率，%；C0—溶液初始铅浓度，mg/L；Ce—溶液吸附平衡时铅浓度，mg/L.

用一定体积的解吸溶液解吸已经吸附过铅的树脂，测定解吸溶液中金属离子的浓度，计算解吸率.

1.3.5 吸附率和解吸率的计算方法

吸附率：

（2）高质高效。系统自动验审并提供验审结果，取代人工验审，实现业务单据的自动验审；审验速度快、效率高[5]，极大减轻人工验审工作量，节省线下人力、物力、财力资源，提升公司经济与管理效益。

 

1.3.4 解吸方法

含Pb2+模拟废水溶液50 mL，吸附温度为35 ℃，转速为100 r/min，吸附时间为35 min，树脂加入量为0.3 g，改变模拟废水中铅的初始浓度，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果如图3所示.

 

其中：β—解吸率，%；C0—溶液初始铅浓度，mg/L；Ce—溶液吸附平衡时铅浓度，mg/L；Cr—树脂解吸后解吸液中铅浓度，mg/L；Ve—吸附溶液体积，mL；Vr—解吸溶液的体积，mL.

不同浓度布比卡因超声引导下行腹横肌平面阻滞对阑尾切除患者术后相关指标的影响 ………………… 刘 佳等（18）：2532

1.3.6 等温吸附方程

称取不同质量的树脂于锥形瓶中，加入一定体积、一定浓度的含铅溶液，在一定温度、一定pH条件下，振荡吸附至平衡. 测定平衡浓度Ce，计算相应的吸附量Qe. 按Freundlich等温吸附式对数据进行拟合计算，以lgQe对lgCe作图，求得直线的斜率得到n. 按Langmuir等温吸附方程对数据进行拟合计算，求得直线的斜率得到As，比较As与实际饱和吸附量.

 

 

式中：Ce—平衡浓度，mg/L；Qe—平衡吸附量，mg/g；As—饱和吸附量，mg/g； Kb，K，n—常数.

1.3.7 树脂吸附动力学模型

（3）在一个项目工程中的计量工作是十分烦琐的。计量工作人员就可以利用计算机等设备对工程计量进行整理和计算。利用计算机的各种软件可以完成路桥建造中的一些复杂的问题。比如现在有利用计算机模拟出这个路桥的整体结构的3D图像，这样可以更加直观地看出项目的整个完成过程。利用计算机对账目进行管理，可以把那些细小的项目费用做得更好，也可以对项目进行更好地管理，提高工作效率。

图3为电剖面曲线，曲线形态大致为中间低两端高的“凹”形曲线，中间260-300号区域电阻率相对较低，呈“V”形低阻异常，其中280号点的电阻率变化较大，推断这个区域极可能是破碎带或者岩性变化强烈区域。

拟一级动力学方程：

ln(1-F)=-K1t

 

式中：Qt—t时间树脂对铅的吸附量，mg/g；Qe—平衡吸附量，mg/g；K1—一级反应吸附速率常数；t—吸附时间，min.

将50 mL树脂放入烧杯中，用去离子水反复清洗，直至出水达到澄清. 接着加入100 mL 5%～8% 的NaCl溶液浸泡24 h，再用清水洗到出水无色无味. 然后用50 mL的4% NaOH溶液浸泡树脂4～8 h，用清水洗到pH约为9. 接着用50 mL的4% HCl溶液浸泡树脂4～8 h，用清水洗到pH为4左右. 将水过滤干净，树脂放入烘箱低温烘干备用.

拟二级动力学方程：

城市建设中地下管线复杂，为了防止城市地下管线出现故障，良好的科学手段能保证地下管线始终保持良好的状态，在未来城市建设中，地下管线的探测工作将在保证城市服务系统正常运转中发挥更大作用。

 

式中：Qt—t时间树脂对铅的吸附量，mg/g；Qe—平衡吸附量，mg/g；K2—二级反应吸附速率常数，t—吸附时间，min.

“卡尔曼巴依大叔，听说最近您的身体不舒服，我今天请我们独立营的医生给你检查检查，咱们现在是一家人，有什么需求或者困难您找我就行了。”一八三团独立营营长闫豪胜坐在青河县杜尔根村老党员卡尔曼巴依家的炕上真诚地说道。检查过后，闫豪胜又拿出自己刚买的电子血压计送到老人的手里，教他如何使用。叮嘱他要保重身体，让饱受病痛折磨的卡尔曼巴依大叔感受到了浓浓的关怀，激动地说“真没想到，我真有这个机会和你做亲人了，这么多年你一直都在帮我们家，在我眼里我们早就是一家人了。”

以对吸附时间t作图，通过对该曲线进行线性拟合，得到吸附动力学方程，直线斜率为K2.

2 结果与讨论

2.1 铅标准曲线

火焰原子吸收分光光度法测定溶液中铅浓度，在0～20 mg/L内标准曲线线性拟合良好，线性方程为y=0.012 7x-0.010 3，相关系数为0.99.

2.2 不同吸附条件对树脂吸附铅的影响

2.2.1 时间对吸附效果的影响

含Pb2+(100 mg/L)模拟废水溶液50 mL，吸附温度为35 ℃，转速为100 r/min，分别加入HZ401树脂0.3 g，改变吸附时间，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果如图1所示.

  

图1 时间对树脂吸附效果的影响Fig.1 Effect of the time on the adsorption

由图1可以看出，随着时间的增加，树脂对铅的吸附率增加，大约30～40 min吸附达平衡，吸附率基本不再发生变化. 这是因为在没有达到树脂的饱和吸附量之前，溶液中加入树脂的量是一定的，吸附表面积或吸附位点是一定的，当达到吸附饱和后，没有多余的位点，所以随着时间增加，吸附率基本不变.

配制不同浓度、pH的含铅溶液，加入锥形瓶，放到恒温振荡培养箱中，调节恒温振荡培养箱温度进行恒温. 准确称量经过预处理的HZ401树脂，待温度达到设定温度时，将称量好的树脂放入锥形瓶中，调节不同的转速，吸附一定的时间后，测定溶液中铅的浓度，计算吸附率.

为有效分流洋山港主航道船舶交通，降低船舶密度，建议靠离洋山港四期的内支线船舶使用西航路经东海大桥通航孔进出洋山港，以此来减轻主航道的通航压力。

含Pb2+(100 mg/L)模拟废水溶液50 mL，吸附温度为35 ℃，转速为100 r/min，吸附时间为35 min，改变树脂的加入量，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果如图2所示.

拥有自信，能让自身的智慧的灵光得以闪亮，创造出许多自己也意想不到的奇迹。小仲马在自己艰难的创作中并没有困为一时的挫折而放弃，而是凭借着自己的信心和才能去闯出了一番天地。巴鲁玛面临唾手可得的成功放弃了，选择了一条与大相径庭的充满挑战的道路勇敢的走下去，是心烛点亮了她的锦绣人生；也是心烛使她骄傲地面对人生。

  

图2 树脂用量对吸附效果的影响Fig.2 Effect of the resin dosage on the adsorption

从图2可以看出，随着树脂用量的增加，树脂对铅的吸附率先增加，直到达到吸附平衡时，吸附率基本不变. 而树脂用量过大时，吸附率反而下降. 这主要是因为，废水总体积一定，溶液中铅初始浓度一定，增加树脂用量可以提供更大的吸附表面积或更多的吸附位点，能提高树脂对铅离子的吸附效率. 但当树脂量过多时，影响树脂与溶液的充分接触，使吸附率反而下降. 由图2可知，在上述实验条件下，HZ401树脂的最佳用量为0.3 g.

2.2.3 废水中铅初始浓度对吸附效果的影响

解吸率：

  

图3 铅初始浓度对吸附效果的影响Fig.3 Effect of the initial Pb2+ concentration on the adsorption

从图3可以看出，在0～100 mg/L范围内，改变模拟废水中铅的初始浓度，吸附率基本都能达到93%以上，随着废水中铅的初始浓度增加，吸附率略有减小. 在没有达到树脂的饱和吸附量情况下，废水中铅的初始浓度较低时对吸附率几乎没有影响，树脂对铅的吸附率基本达到95%以上.

需注意的是，对于工序任务ptij，操作opj完成后将质量项的实际数值填入其输入Inj的qj中。与部件任务一样，将多个并行工序任务视为一个虚拟的整体工序任务进行处理。

2.2.4 溶液pH对吸附效果的影响

含Pb2+(100 mg/L)模拟废水溶液50 mL，吸附温度为35 ℃，转速为100 r/min，吸附时间为35 min，树脂加入量为0.3 g，改变模拟废水pH，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果如图4所示.

  

图4 不同pH对吸附效果的影响Fig.4 Effect of the pH on the adsorption

从图4可以看出，随着废水pH的增加，树脂对铅的吸附率先增加，当pH超过3.0时，吸附率基本达到100%，吸附率不再发生变化. 因为在低pH情况下，即酸性条件下，胺基上质子化作用和螯合作用是相互竞争的，pH越小，质子化作用越明显，而发生螯合作用的胺基越少，树脂中的H失去或降低螯合能力，不利于与金属离子作用，其吸附性能有所下降.

2.2.5 吸附温度对吸附效果的影响

含Pb2+(100 mg/L)模拟废水溶液50 mL，转速为100 r/min，吸附时间为35 min，树脂加入量为0.3 g，废水pH呈中性，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果表明：改变吸附温度20～60 ℃，温度越高，达到吸附平衡时间越短，吸附速率会加快，但吸附率基本都能达到100%，如果想使吸附速率加快，可适当升高吸附反应温度，但不宜超过60 ℃，以免使树脂活性受到影响.

2.2.6 恒温振荡箱转速对吸附效果的影响

施泰特的话中之意是让她考虑一下自己的牙齿，老妇人有所顾忌地说：“我如果买了黄桃罐头，你岂不是要少赚一些钱？”

含Pb2+(100 mg/L)模拟废水溶液50 mL，吸附时间为35 min，树脂加入量为0.3 g，废水pH呈中性，改变恒温振荡箱的转速，测定吸附后溶液中铅浓度，计算树脂对铅的吸附率，结果如图5所示.

  

图5 不同转速对吸附效果的影响Fig.5 Effect of the different rotating speed on the adsorption

图5表明，随着转速的增加，树脂对铅的吸附率增大，HZ401树脂吸附最佳转速为100 r/min. 当转速达到最佳转速后，吸附率基本保持不变. 转速的增加可以使树脂吸附面积增大，但吸附位点是一定的，所以当转速达到最佳后，吸附达到平衡，即使转速再增加，吸附率也不再改变.

2.3 不同条件对树脂解吸效果的影响

参考产品说明，选取2.0 mol/L的盐酸作为解吸溶液，调整解吸时间，测定解吸溶液中铅浓度，计算解吸率. 测定结果表明，解吸率随着解吸时间的增加而增大，解吸时间达到45 min以上时，解吸率可以达到100%.

2.4 树脂对模拟废水中铅的吸附去除

在研究范围内，单一最佳实验条件下，对模拟废水(含铅10.0 mg/L)进行吸附和解吸实验，平均吸附率为98%，解吸率为100%. 废水经树脂处理后，吸附后废水中铅浓度为0.2 mg/L，低于污水排放标准.

2.5 等温吸附方程

通过改变树脂用量，测定吸附平衡时溶液中铅浓度，计算吸附平衡时的吸附量，绘制吸附等温线，计算等温吸附方程，结果如表1所示：

 

表1 等温吸附方程Table 1 Isothermal adsorption equation

  

Freundlich等温吸附方程:以lgQe对lgCe作图Langmuir等温吸附方程:以CeQe对Ce作图y=0.5166x+0.8699R=0.946y=0.0101x+0.3449R=0.978

从表1可知：HZ401树脂的Freundlich等温吸附方程，由方程可知可得n=1.94. n大于1，表明树脂对Pb2+的吸附为优惠吸附. 相关系数为0.946，说明在研究的浓度范围内，Freundlich等温吸附方程能很好地描述树脂对Pb2+的吸附平衡.

[8] The White House Office of the Press Secretary, President Donald J. Trump’s Summit Meeting with Prime Minister Shinzo Abe of Japan, November 6, 2017, https://www.whitehouse.gov/the-press-office/2017/11/06/president-donald-j-trumps-summit-meeting-prime-minister-shinzo-abe-japan.

HZ401树脂的Langmuir等温吸附方程，由方程可知可得As=99.0 mg/g. 相关系数为0.978，说明在研究的浓度范围内，Langmuir等温吸附方程能很好地描述树脂对Pb2+的吸附平衡.

2.6 吸附动力学模型

通过改变吸附时间，测定不同吸附时间和吸附平衡时溶液中铅浓度，计算不同时间和吸附平衡时的吸附量，绘制吸附动力学曲线，计算动力学模型，结果如表2所示：

 

表2 吸附动力学模型Table 2 Adsorption kinetics model

  

拟一级动力学方程:以-ln(1-F)对时间t作图拟二级动力学方程:以1(Qe-Qt)对时间t作图ln(1-F)=-0.1184t-0.30784R=0.9891(Qe-Qt)=0.1309t-0.5638R=0.997

由表2可知：35 ℃下HZ401树脂对Pb2+吸附反应符合拟一级动力学和拟二级动力学Lagergren方程，动力学模型相关系数分别为0.989和0.997.

3 结论

HZ401树脂对废水中铅有很好的吸附效果，吸附容量高，并且容易解吸，吸附速率快，树脂对Pb2+的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，属于优惠吸附. 树脂对Pb2+吸附过程符合拟一级动力学和拟二级动力学Lagergren方程. 对于含铅浓度低于50.0 mg/L的废水，经过树脂一次吸附，可以达到污水排放标准要求，为HZ401树脂的进一步工业应用或在分离富集方面的应用提供了一定的基础.

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