水是一种最重要和最基本的自然资源，不仅是人类赖以生存的根本，而且是社会和经济持续发展的关键。由于人类活动和全球经济的快速发展，造成目前水体污染危害严重的主要是由于人类活动产生的污染物给水体造成的污染，重金属污染物是其中之一，各种重金属污染物通过不同的渠道进入水体中，给人类的生产、生活带来了巨大的危害。其中汞、镐、铬、铅、砷，被称之为“五毒”。重金属排放不仅污染了环境，而且造成了资源的浪费。去除废水中重金属离子的方法较多，主要有化学法、物理法、物理化学法以及生物化学法等磁铁矿是一种比较易得的而且无污染的天然绿色材料。因此受到很到科学家的重视，人们努力研究这种矿石以及这种吸附的方法。希望找到一种廉价，实用，有效地方法来处理工业产生的对人体有害的重金属离子废水以其自身优良而独特的性质，将会成为一种很重要的吸附剂在以后的处理中将占有很重要的地位。

1 实验部分

1.1 原材料

数显恒温水浴锅、循环水式真空泵、烘箱、SP721E 型分光光度计、布氏漏斗、长颈漏斗、铁架台、电子分析天平。磁铁矿(超细矿、精矿、一次溢流、二次溢流)、硝酸铅溶液、三氯甲烷、四氯化碳、双硫腙、二苯基碳酸二肼、丙酮。

1.2 模拟废水的配制

称取0.02 g的硝酸铅固体于300 mL 的烧杯中，加入蒸馏水使其完全溶解，在转移到1000 mL 的容量瓶中，摇均配制成浓度为20 mg/L 的1000 mL 的硝酸铅溶液待用。

1.3 吸附试验

在锥形瓶中放入一定用量和粒径的磁铁矿，再分别加入含铅离子的废水，其中等温吸附实验中磁铁矿粒径为220目、用量为0.5g、废水体积为25 mL，用长颈漏斗过滤取清液，用721分光光度计测定铅离子的浓度。吸附率为初始浓度减去吸附后的浓度差与初始浓度的比值。废水的pH由盐酸和NaOH溶液调节。

2 测试方法

用吸量管吸量5 mL 硝酸铅待用液于500 mL 的容量瓶中，加蒸馏水稀释到刻度线后，配制成2 mg/L 的硝酸铅溶液。称取0.005g双硫腙于小烧杯中，加入一定量的三氯甲烷，待冷却后转移到50 mL 的容量瓶中，再加三氯甲烷到刻度线，配制成0.1 g/L 的双硫腙贮备液。

取20 mL 贮备双硫腙液于50 mL 容量瓶中，加入三氯甲烷到刻度线，配成0.04 g/L 的工作液待用其作为显色剂。取8 个50 mL容量瓶洗净后，分别向其中加入0 mL，0.5 mL，1.0 mL，2.0 mL，4.0 mL，7.0 mL，10.0 mL 的2 mg/L 硝酸铅溶液，再将其分别转移到分液漏斗中，在分别加入2 mL 的0.04 g/L 的双硫腙液，再取20 mL 的四氯化碳分别加入到分液漏斗中将其萃取，取其分液漏斗中下层液体，使用分光光度计来测量其吸光度(A)的值，根据其测量出的吸光度做出其标准曲线(如图1)。

 3 结果及讨论

3.1 确定吸附平衡时间

实验条件：温度25 ℃，铅离子初始浓度20 mg/L，中性，试样用量为0.5 g/L，粒径小于220 目，结果如图2。

 由图2 可以看出，随着时间的增加，去除率和吸附量呈上升趋势，当时间在60 min 左右时即达到最大值，铅的去除率达到96%以上。

3.2 pH 的影响

分别向5 只盛有25 mL 的20mg/L 含铅离子模拟废水的烧杯中各加入超细矿粉0.5 g，于室温下吸附60 min，得到pH 对铅离子的去除率及吸附量的影响结果如图3。

 由图3看出，在pH小于5的酸性条件下，去除率和吸附量较低，不利于吸附，而在pH 6～9范围内去除率较高，均在96 %以上，这是因为随着pH的增加，水溶液中氢离子浓度降低，矿粉表面积增大，对铅离子的吸附能力增强。当pH＞9时，去除率又有降低的趋势，这主要是因为铅离子可能发生部分Pb(OH)2沉淀，水解产物浓度降低，对铅离子的吸附能力有所下降。另外，pH过高将造成固液分离困难，因此适宜的pH在8.0左右。

3.3 试验用量的影响

取初始浓度为20 mg/L的含铅模拟废水各25 mL，分别加入不同量的超细矿粉，在室温下吸附60 min后，得到超细矿粉的用量对铅离子的去除率及吸附量的影响结果如图4。

 图4随着超细矿粉用量的增加，铅的去除率逐渐增大，当用土量为0.5 g时，此时超细矿粉对铅的吸附率达到96 %，废水中铅的剩余浓度为0.97 mg/L，符合国家第一类污染物排放标准。

3.4 试验粒径的影响

铅离子初始浓度20 mg/L，体积25.0 mL，pH为8.5，试样用量为0.5 g，粒径分别为160～180目、180～200目、200～220目、220目，于室温下吸附60 min，考察了试验粒径对铅离子去除率的影响，其结果如图5。

 从图5可以看出磁铁矿对铅离子的吸附作用当粒径在220目以下时，去除率最高，吸附基本达到饱和。

3.5 矿样的影响

实验条件：铅离子初始浓度20 mg/L，体积25.0 mL，pH为8.5，试样用量为0.5 g，粒径为220目，于室温下吸附60 min。考察矿样对铅离子去除率的影响，其结果如图6。

 在图6中，1表示精矿粉，2表示超细矿粉，3表示一次溢流，4表示二次溢流。

从图6可以看出一次溢流的吸附效果最好，超细矿粉的次之。。

4 结论

当温度为20 ℃、吸附平衡时间为60 min、试样用量为25 g/L、试样粒径为220目以下、pH为8.0、离子强度为零时，Pb初始浓度为20 mg/L的溶液的吸附率可达96 %，使废水中铅离子的浓度达到国家排放标准。该工艺是一种具有实际应用前景的处理方法，这对进一步开发利用我国丰富的铁矿资源将具有实际的意义。