ZJ-1材料吸附含铬废水实验报告
实验设计
首先，通过对某电镀厂含铬废水的静态吸附实验，初步了解ZJ-1材料对含
铬废水的吸附效果。采用不同类型及浓度的脱附液进行脱附，对比脱附效果。实
验研究ZJ-1材料用于电镀含铬废水的主要问题。
其次，进行多次模拟含铬废水的动态吸附实验，获取关键实验数据：如吸附
率、脱附率、吸附容量、出水水质等。实验过程中记录实验现象，并分析其产生
的原因。
最后，分析实验数据，得出实验结论，思考本次实验的存在的问题和下步实
验的改进方法。
主要实验仪器及药品
仪器：HY-4振荡器，100ml磨口锥形瓶，BL100蠕动泵，吸附柱（Φ15/125mm），
PHS-3C酸度计。
药品：重铬酸钾（分析纯），0.1和1 Mol/L氨水溶液，0.1、0.5、1 Mol/L
NaOH溶液，10%硫酸溶液。
实验内容
（一） 静态吸附“电镀含铬废水”实验
1、分别向磨口锥心瓶（编号10、11、12、14、15），倒入50ml含铬废水，
用硫酸溶液调节pH = 5，投加1g 旧ZJ-1材料，于振荡器上振荡反应24h；倒
出废液取样测定六价铬浓度，样品编号F18～22，另取废水原样F17。
2、向5个锥心瓶中依次分别加入不同脱附液50ml： 1Mol/L氨水、0.1 Mol/L
氨水、1Mol/L NaOH、0.5Mol/L NaOH、0.1Mol/L NaOH；振荡反应24h，倒出上
清液取样测定六价铬、总铬浓度，样品编号F23～27。
表1 静态吸附电镀含铬废水
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 备注
FS429 F17 250 154.45 原液
FS430 F18 50 7.12
吸附 FS431 F19 50 8.19 FS432 F20 50 7.87
FS433 F21 50 6.48
FS434 F22 50 6.73
FS435 F23 50 47.825
脱附 FS436 F24 50 34.125 FS437 F25 50 50.25
FS438 F26 50 54.65
FS439 F27 50 41.75
以上实验数据表明：六价铬浓度为154.54 mg/L的原液，通过静态吸附后，
浓度均降至10mg/L以下，其吸附率高达94.7%～95.8%。
不同类型及浓度的脱附液的脱附效果对比结果为： 1Mol/L 氨水 >
0.1Mol/L NaOH > 0.1Mol/L 氨水；此外，实验发现，采用NaOH溶液进行脱附最
佳浓度为0.1Mol/L，浓度不能过高。
（二） 第一次动态吸附模拟含铬废水实验
1、预处理：往吸附柱中填装14g ZJ-1材料，柱子体积V=22.09ml。66mL
去离子水冲洗（流量1.5ml/min），44mL氨水处理浸泡30min（流量1.0ml/min），
去离子水洗至pH稳定为7.5（流量20ml/min）。用重铬酸钾配制含铬模拟废水
1L，具体浓度送测，编号F29。
2、吸附处理：进水流量为15ml/min，出水取样送测，编号F30～36。
3、脱附处理：以5ml/min流量通入0.1Mol/L氨水，脱附出水编号F37、F38；
3ml/min流量通入1Mol/L氨水，脱附出水编号F39；去离子水水洗，取样F40。
表2 第一次动态吸附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L)
FS440 F29 985 102.8 127.65
FS441 F30 150 0 0.095
FS442 F31 150 0.08 0.2174
FS443 F32 150 0.325 0.557
FS444 F33 150 1.0005 1.353
FS445 F34 150 1.46 3.54
FS446 F35 150 3.05 7.468
FS447 F36 85 8.47 11.116
吸 附 率 98.40% 97.70%
实际工作容量 0.137mmol/g 0.169mmol/g
图1 第一次动态吸附
0
2
4
6
8
10
12
020040060080010001200
废水体积(mL)
出
水
浓
度
(
m
g
/
L
)
六价铬
总铬
表3 第一次动态脱附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L) 备注
FS448 F37 150 231.15 246.8
脱附 FS449 F38 128 211.65 238
FS450 F39 100 16.59 18.8
FS451 F40 510 0.2604 0.398 水洗
脱 附 率 63.65% 56.48%
（三） 第二次动态吸附模拟含铬废水实验
1、预处理：1Mol/L氨水再生，去离子水洗至pH稳定为7（流量15ml/min）。
用重铬酸钾配制含铬模拟废水，体积总共2L。具体浓度送测，编号F41、F45。
2、吸附处理：进水流量为15ml/min，出水送测，编号F42～44；F46、F47。
3、脱附处理：3ml/min流量通入0.1Mol/L NaOH，解析出水编号F48～50；
去离子水水洗，取样F51。
表4 第二次动态吸附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L)
FS452 F41 980 98.5 112.65
FS453 F42 600 0.208 0.4388
FS454 F44 380 0.1394 0.3358
FS455 F45 950 92.9 110.95
FS456 F46 500 0.2916 0.534
FS457 F47 450 0.5416 1.0512
吸 附 率 99.69% 99.48%
实际工作容量 0.253mmol/g 0.295mmol/g
表5 第二次动态脱附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L) 备注
FS458 F48 163 570.25 635
脱附 FS459 F49 150 349.9 373.9
FS460 F50 136 26.24 29.31
FS461 F51 450 18.51 20.15 水洗
脱 附 率 76.86% 72.35%
（四） 第三次动态吸附模拟含铬废水实验
1、预处理：1Mol/L氨水再生，去离子水洗至pH稳定为7（流量15ml/min），
用稀硫酸洗涤至pH稳定为3（15ml/min）。用重铬酸钾配制含铬模拟废水，体积
1L，调pH至3.5。具体浓度送测，编号F57。
2、吸附处理：进水速度为15ml/min，出水送测，编号F55、56。
3、解析处理：3ml/min速度通入0.1Mol/L NaOH，解析出水编号F53、54；
去离子水水洗，取样F52。
表6 第三次动态吸附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L)
FS462 F57 980 150.95 160.55
FS463 F56 500 0 1.49
FS464 F55 480 1.3388 5.059
吸 附 率 99.60% 98.00%
实际工作容量 0.201mmol/g 0.211mmol/g
表7 第三次动态脱附数据
编号 名称 体积（mL） Cr6+（mg/L) 总铬(mg/L) 备注
FS465 F54 213 256.5 290.5
脱附 FS466 F53 470 84.33 104.8
FS467 F52 160 17.85 39.35 水洗
脱 附 率 64.41% 72.09%
（五） ZJ-1材料性能检测
材料1Mol/L氨水再生后，经去离子水清洗至pH稳定为7，于60℃烘干送测。
材料烘干后，显灰绿色。
FS468 氨基总容量：2.0872mmol/g 铜容量：0.6798 mmol/g
结论及问题
结论
1、ZJ-1金属吸附材料对该电镀含铬废水能有效吸附。而在随后六价铬浓度
为100～150mg/L模拟实验中，吸附效果也很明显，最高吸附率达99.69%，
最低吸附率也有98.40%；出水水质大多达到国家一级排放标准，甚至前
面有些水样低于检测下限。
2、模拟实验脱附效果对比中，0.1mol/l的氢氧化钠脱附效果最佳，但最高
脱附率也只有76.86%，脱附液六价铬最高浓度为570.25mg/L，需要在以
后实验中继续摸索。
3、对比六价铬、总铬吸附脱附情况，六价铬吸附效果好于三价铬；六价铬脱
附效果也好于三价铬。
4、实验过程中发现，材料柱中材料由下到上逐渐变黑。分析认为，可能是六
价铬脱附不完全所致，也可能是材料局部被氧化所致。不过，材料烘干经
检测氨基与铜容量并没降低多少，还属正常。
问题
1、脱附效果不佳，尤其是三价铬。
2、六价铬在酸性（特别强酸）条件下，具有很强氧化性，容易对材料造成影
响，故吸附pH不宜过低。
3、模拟六价铬废水中，含有三价铬，对数据分析造成一定干扰。下步实验需
使用更纯的重铬酸钾试剂。