1、海藻酸鈉對水體中重金屬離子的吸附作用海藻酸鈉（Sodium Alginate, NaAlg，簡稱AGS）是從褐藻類的海帶 或馬尾藻中提取的一種多糖碳水化合物，是由1,4-聚予-D甘露糖醛酸 和a-L-古羅糖醛酸組成的一中線性聚合物，也是海藻酸衍生物種的 一種，所以說有時也稱褐藻酸鈉和海藻膠，分子式為（C6H7O6Na）n， 相對分子量32000200000之間，海藻酸鈉的結構式如下圖:有關研究表明海藻酸鈉低熱，無毒，無過敏反應，不參與體內代謝。 1983年FDA批準可以作為食品的成分，認為他是公認的安全。我國 主要應用于印染、紡織、而在食品醫藥方面，水體凈化方面的報道較 少，當前國家資深專家都

2、充分肯定了海藻酸鈉的價值，隨著邊緣科技 的發展，海藻酸鈉的用途必將日益擴大。21時間是一個綠色的時代，但是重金屬離子的污染是環境污染的一 大問題，而海藻酸鈉是一種水溶性天然的高分子多糖，易于多種金屬 離子結合形成凝膠而沉淀，因而在水中對金屬離子，尤其是二價的重 金屬離子有很強的吸附作用，利用其這一特性，可將海藻酸鈉用于水 中的重金屬離子的吸附劑，起到水體凈化的作用。一、實驗目的：實驗采用海藻酸鈉溶液，加入Pb2+，Ca2+，Zn2+的水溶液，凝 膠沉淀后，過濾去除凝膠沉淀，采用EDTA絡合法測定濾液中各種金 屬離子的含量，比較其對不同金屬離子的吸收能力的強弱。改變海藻 酸鈉的濃度和凝膠時間，比

3、較不濃度和時間對金屬離子的吸附影響。二、實驗儀器及藥品1、實驗儀器：電子天平、攪拌器、酸式滴定管，真空泵，濾紙， 燒杯（50ml 200ml 250ml 500ml 若干）、錐形瓶，容量瓶（25ml 20C 200ml 20C、250ml 20C）玻璃棒，膠頭滴管，PH計。2、實驗藥品：海藻酸鈉、Pb（NO3）2、ZnSO4、CaCl2、二甲 酚橙，六四甲基四胺、EDTA、鈣指示劑。三、實驗過程1、溶液的配置（1）海藻酸鈉溶液的配置（a）0.5%的海藻酸鈉溶液配置：用電子天平稱取0.5007g 海藻酸鈉的固體粉末，加入100ml蒸餾水中，常溫使用攪拌器攪拌 12h，溶解后，加入100ml的蒸餾

4、水，繼續攪拌，呈均勻粘稠溶液， 用標簽紙標注，保存備用。（b）1%的海藻酸鈉溶液配置：用電子天平稱取5.0024g海 藻酸鈉的固體粉末，加入250ml蒸餾水中，常溫使用攪拌器攪拌12h， 溶解后，加入250ml的蒸餾水，繼續攪拌，呈均勻粘稠溶液，用標 簽紙標注，保存備用。（c）2%的海藻酸鈉的配置：用電子天平稱取10.0013g海藻 酸鈉的固體粉末，加入250ml蒸餾水中，常溫使用攪拌器攪拌12h， 溶解后，加入250ml的蒸餾水,，繼續攪拌，呈均勻粘稠溶液，用標 簽紙標注，保存備用。（2）含各種重金屬離子的溶液配置（a）Pb（NO3）2溶液的配置0.01ml/L Pb（NO3）2溶液的配置：

5、用電子天平稱取 0.8275g的Pb（NO3）2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒 攪拌，帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后， 移入試劑瓶中，標注，保存。0.02ml/L Pb（NO3）2溶液的配置：用電子天平稱取 1.6550g的Pb（NO3）2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒 攪拌，帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后， 移入試劑瓶中，標注，保存。（b）CaCl2溶液的配置0.009ml/L CaCl2溶液的配置：用電子天平稱取 0.2991g的CaCl2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌， 帶起溶解完畢后倒

6、入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。0.012ml/L CaCl2溶液的配置：用電子天平稱取 0.3330g的CaCl2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌， 帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。0.014ml/L CaCl2溶液的配置：用電子天平稱取0.3885g的CaCl2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌, 帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。0.015ml/L CaCl2溶液的配置：用電子天平稱取 0.4163g的CaCl

7、2的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌， 帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。（c）ZnSO4溶液的配置0.02ml/L ZnSO4溶液的配置：用電子天平稱取0.8050g 的ZnSO4的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌，帶起 溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入試劑 瓶中，標注，保存。0.03ml/L ZnSO4溶液的配置：用電子天平稱取1.2075g 的ZnSO4的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌，帶起 溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入試劑 瓶中，

8、標注，保存。0.04ml/L ZnSO4溶液的配置：用電子天平稱取1.6123g的 ZnSO4的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌，帶起溶解 完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入試劑瓶中， 標注，保存。（d）EDTA及指示劑緩沖溶液的配置0.01ml/LEDTA溶液的配置：用電子天平稱取 0.9357g的EDTA的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌, 帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。指示劑2%二甲酚橙溶液配置：用電子天平稱取1.0031g 的EDTA的固體，加入25ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌

9、，帶起溶 解完畢后倒入50ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入試劑瓶 中，標注，保存。1%鈣指示劑溶液配置：用電子天平稱取0.5121g的鈣指 示劑的固體，加入25ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌，帶起溶解完 畢后倒入50ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入試劑瓶中， 標注，保存。0.1%緩沖液六四甲基四胺溶液配置：用電子天平稱取 0.2531g的EDTA的固體，加入100ml蒸餾水中溶解，用玻璃棒攪拌， 帶起溶解完畢后倒入250ml的容量瓶中定容，溶液配置完畢后，移入 試劑瓶中，標注，保存。（2）凝膠反應考慮到溫度、時間對凝膠實驗結果有較大的影響，該所有實 驗選取室溫條件下進行，同時分

10、時間段測定凝膠反應的進程。A、幾種金屬離子的簡單對照取四份10ml 1%海藻酸鈉，20ml蒸餾水，20ml 0.01mol/L不同金屬離子 溶液，四個燒杯并將其標號，室溫下，用膠頭滴管把海藻酸鈉向不同的金屬離子 溶液中滴加，記錄現象，對比。離子溶液反應現象蒸餾水滴加之后不產生凝膠物，呈無色透明絮狀，放置到23分 鐘時絮狀物消失。0.01mol/LPb2+離子溶液滴加之后立刻產生凝膠物，呈無色透明小圓團狀，凝聚比 較緊湊，放置一段時間，團狀物不消失且有很好的彈性， 說明凝膠物比較穩定。0.01mol/LCa2+離子溶液滴加之后很快產生凝膠，呈無色透明小圓團狀，凝膠緊湊， 有一定的彈性，放置一段時

11、間，團狀物不消失，說明凝膠 物穩定。0.01mol/LZn2+離子溶液滴加之后產生凝膠物，呈無色透明的小團狀，凝膠不緊湊， 放置一段時間，凝膠物不消失，但沒彈性，說明凝膠物不 穩定。從圖表中得出結論:通過凝膠速度快慢，凝膠物的穩定性，從幾組的對照實驗現象初步可以 得出，海藻酸鈉與這幾種金屬離子的絡合能力大小順序：Pb2+Ca2+Zn2+B、同濃度的Agl對不同濃度的金屬離子吸附對比的凝膠反應根據離子種類及配置溶液的濃度，將此部分分為三組實驗：a、10ml1%海藻酸鈉 20ml0.01mol/L Pb2+溶液和 20ml0.02mol/L Pb2+溶液b、10ml1%海藻酸鈉 20ml0.009

12、mol/LCa2+溶液和 20ml0.015mol/LCa2+溶液c、10ml1%海藻酸鈉 30ml0.02mol/LZn2+溶液和 30ml0.03mol/LZn2+溶液同濃度的海藻酸鈉對不同濃度的金屬離子吸附對比的凝膠反應，需要對比在不同時間海藻酸鈉的吸附能力，因此需要記錄不同時間段的海藻酸鈉的吸附離子的數據，同時因為隨著時間的進行，海藻酸鈉 的吸附能力逐漸減弱，剛開始時間間隔分為2h, 12h后的實驗分為 4h，直至找吸收平衡點。取若干只100ml的小燒杯，編號分組，將所需的好各濃度溶液加 入燒杯，記錄時間，按設定好的實驗時間進行實驗。待到設定的時間， 將溶液進行抽濾，獲取濾液，然后滴定

13、，記錄濾液中剩余離子量。實驗數據如下圖:10ml1%海藻酸鈉 20ml0.01mol/LPb2+ 溶液 20ml 0.02mol/LPb2+溶液10ml1%海藻酸鈉 20ml0.009mol/LCa2+ 溶液 20ml0.015mol/LCa2+溶液10ml1%海藻酸鈉 30ml0.02mol/LZn2+ 溶 30ml0.03mol/LZn2+溶液時間每克Agl吸收Pb2+ 離子的量（mmol/g）時間每克Agl吸收Ca2+離 子的量（mmol/g）時間每克Agl吸收Zn2+ 離子的量（mmol/g）離子濃度0.01mol/L離子濃度0.02mol/L離子濃 度0.009mol/L離子濃度0.

14、015mol/L離子濃度0.02mol/L離子濃 度0.03mol/L11.751.821.421.9515.49758.59521.851.97541.422.18425.63758.741.92.12561.4252.345.648.772561.942.21881.6052.42465.7258.857581.942.498121.622.5285.75858.87121.952.913241.72.65125.7858.685241.952.938481.712.748245.818.88把上述數據弄坐標圖表示出來，用每克Agl吸收離子的量（mmol/g） 為縱坐標，反應的時間（h）為

15、橫坐標。1%Agl對不同濃度Pb2+的吸收535251503.2.L0.: it量的子離附吸1每Agl對 0.01mol/ LPb2+的 吸收Agl對 0.02mol/ LPb2+的 吸收2468 10 12 14 16 18 20吸附時間（h）a 10ml1%海藻酸鈉 20ml0.01mol/L 和 20ml0.02mol/L Ca2+溶液1%Agl對不同濃度Ca2+的吸收-3 2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 62 67 72)STlomm 量的子離分電吸1電每Agl對 0.009mo l/LCa2+ 的吸收Agl對 0.015mo l/LCa2+ 的吸收

16、吸附時間（h）1%Agl對不同濃度Zn2+的吸收I 4 2 o 098765432101:t量的子離玄k吸1電每-4* Agl對 0.02mol/ LZn2+的 吸收Agl對 0.03mol/ LZn2+的 吸收6810 12 14 16 18 20 22 24吸附時間（h）通過同濃度的海藻酸鈉對不同濃度的金屬離子吸附數據的圖標，可以 明顯的得出：1、同一種濃度的海藻酸鈉，對同一種類的離子，其在12 小時左右基本達到一個吸附平衡。2、同一種濃度的海藻酸鈉，對同一種類的離子，其對離 子濃度大的吸附能力稍大，測得絡合比大概為1.5。(絡 合比=海藻酸根的物質量(n)/離子的物質的量(n)3、應用方

17、面，比如水體凈化，可以根據溶液中的離子濃 度選擇選擇合適的海藻酸鈉的濃度凈化，使其的吸附 能力達到最大。C、不同濃度的Agl對同一濃度金屬離子的吸附比較不同濃度的海藻酸鈉對同一濃度的金屬離子吸附對比的凝膠 反應，根據海藻酸鈉的濃度和離子種類，將此部分同樣分為三組實驗:a、20ml0.02mol/L Pb2+10ml 0.5%Agl 和 10ml 1%Aglb、20ml0.02mol/LCa2+ 10ml 1%Agl 和 10ml 2%Aglc、30ml0.02mol/LZn2+ 10ml 1%Agl 和 10ml 2%Agl不同濃度的海藻酸鈉對同一濃度的金屬離子吸附對比的凝膠反 應，需要對比海

18、藻酸鈉在不同時間海藻酸鈉對不同濃度的金屬離子的 吸附能力，根據同濃度的海藻酸鈉對不同濃度的金屬離子吸附對比的 凝膠反應，知道其應該在12h時基本到達一個吸附平衡，因此剛開始 時間間隔依然分為2h，12h后的實驗分為4h，按照同濃度的海藻酸 鈉對不同濃度的金屬離子吸附對比的凝膠反應另做一組實驗。取若干只100ml的小燒杯，編號分組，將所需的好各濃度溶液加 入燒杯，記錄時間，按設定好的實驗時間進行實驗。待到設定的時間， 將溶液進行抽濾，獲取濾液，然后滴定，記錄濾液中剩余離子量。實驗數據如下圖:20ml0.02mol/LPb2+10ml 0.5% Agl 和 10ml1%Agl20ml0.012mo

19、l/LCa2+10ml 1%Agl 和 10ml2%Agl30ml0.02mol/LZn2+10ml 1%Agl 和 10ml2%Agl時間每克Agl吸收離子的量（mmol/g）時間每克Agl吸收離的量（mmol/g）時間每克Agl吸收離的量（mmol/g）0.5%Ag1%Agl1%Agl2%Agl1%Agl2%Agl12.2721.7521.830.60915.49752.862522.351.8541.8370.68125.63752.892542.351.961.860.73845.642.912562.451.9482.1050.77365.7252.915122.61.94122.1

20、250.80185.75852.9425162.551.95242.2520.823125.7852.9375181.951.95482.2720.838245.812.935把上述數據弄坐標圖表示出來，用母克Agl吸收離子的量（mmol/g） 為縱坐標，反應的時間（h）為橫坐標。20 0.01mol/L PW+溶液 10ml 0.5%Agl 和 10ml 1%Agl0.01mol/LPb2+0.5%Agl 和0.1%Agl OKOIOm） 量的子離收吸Ik每吸附時間(h)20ml 0.012mol/LCa2+溶液 10ml 1%Agl 和 10ml 2%Agl0.012mol/LCa2+0.

21、1%Agl 和0.2%Agl0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 OKOIOm） 量的子離收吸Ik每1%Agl 2%Agl30ml 0.02mol/LZn2+溶液 10ml 1%Agl 和 10ml 2%Agl0.02mol/LZn2+0.1%Agl 和0.2%Agl76543210o0lo量的子離收吸每*1%Agl510152025吸附時間（h） 一 -.-2%Agl通過不同濃度的海藻酸鈉對同一濃度的金屬離子吸附數據的圖標，可 以明顯的得出：1、不同濃度的海藻酸鈉，對同一種類同一濃度的離子，其在 12小時左右同樣基本達到一個吸附平衡。2、不同濃度的海藻酸鈉，對同一種類

22、同一濃度的離子，濃度大 的海藻酸鈉吸附能力不一定大，測得絡合比大概為2。(絡 合比=海藻酸鈉的物質量(n)/離子的物質的量(n)3、同濃度的海藻酸鈉對不同濃度的金屬離子吸附數據與不同 濃度的海藻酸鈉對同一濃度的金屬離子吸附數據對比，得 出：不是海藻酸鈉的濃度越大其吸附能力越大，所以海藻酸 鈉的吸附能力不能依據其濃度的高低來判斷，要通過絡合比 來判斷，具體的最佳絡合比需要進一步實驗獲得，此處不討 論。(絡合比=海藻酸鈉的物質量(n)/離子的物質的量(n)D、凝膠時間對Agl對金屬離子吸附的影響從前幾組的實驗數據可以看出，凝膠時間對Agl對金屬離子吸 附有明顯的的影響，討論凝膠時間對Agl對金屬離

23、子吸附的影響，可以從前面的實驗中選取數據，具體實驗數據的選取如下表:10ml1%Agl與20ml不同的金屬離子時間（h）每克Agl吸收離子的量（mmol/g）0.01mol/LPb2+溶液0.012mol/LCa2+溶液0.02mol/LZn2+溶液11.755.497521.851.835.637541.91.8375.6461.941.865.72581.942.1055.7585121.942.1255.785161.95181.95242.2955.81把上述數據弄坐標圖表示出來，用每克Agl吸收離子的量（mmol/g）為縱坐標，反應的時間（h）為橫坐標:）吸附時間（h）6.565.5

24、54.53.52J1.50.51%Agl 0.01mol/L Pb2+ 1%Agl 0.012mol/ LCa2+1%Agl 0.02mol/L Zn2+從上述實驗數據圖標的曲線可以得出：1、海藻酸鈉在前8個小時，對離子的吸收速率是最大的。2、曲線斜率有剛開的最大逐漸變小，隨時間的進行，最后接近0， 可以得出：海藻酸鈉在對離子吸收時吸收速率隨時間的進行是逐漸變 小的，最后達到平衡。3、從前4個小時三組曲線斜率可以得出：Pb2+離子曲線斜率最小， Zn2+離子曲線斜率最大，則說明海藻酸鈉的吸附能力不能通過其吸附 速率進行判斷，還是應該通過其絡合比來判斷。四、實驗結論通過上面幾種金屬離子的簡單對照

25、，同濃度的海藻酸鈉對不同濃度 的金屬離子吸附對比的凝膠反應，不同濃度的海藻酸鈉對同一濃度金 屬離子的吸附比較，凝膠時間對Agl對金屬離子吸附的影響四組實驗 的數據，可以得出：1、Agl對Pb2+、Ca2+、Zn2+金屬離子的吸收存在一個平衡，在12 小時左右達到平衡。2、Agl對Pb2+、Ca2+、Zn2+金屬離子的吸附能力大小：Pb2+ Ca2+ Zn2+3、時間對Agl對Pb2+、Ca2+、Zn2+金屬離子的吸附有明顯影響， 前8個小時最大,12小時左右達到平衡。4、Agl濃度的大小和其對金屬離子吸收速率的大小不能做為判 斷Agl對金屬離子吸附能力大小的判斷。五、實驗心得在過去的一年里，我們得機會參加了王曉敏老師組織的海藻酸 鈉對水體中重金屬離子的吸附作用個性化性實驗。在實驗過程中我 們學會了很多有用的知識。如再查資料的時候了解到海藻酸鈉的不同 用途及現在的發展現狀等等，使我們對海藻酸鈉的價值以及研究方向 有了更深刻的認識，而且在分析了藻酸鈉對水體中重金屬離子的吸 附作用數據后，參考文獻得出了自己的結論，更重要的是我們積