铜是人体所必须的微量元素之一，它主要通过食物链进入人体｡但人体内铜的含量超标会导致中毒，出现呕吐､抽筋､惊厥等不良反应，甚至死亡｡铜在工业中应用较广，工业生产会产生大量的含铜废水｡目前，含铜废水的处理方法包括化学沉淀法､铁氧体法､离子交换法､吸附法､电解法､膜分离法､晶析法､电渗析法等｡吸附法作为一种重要的重金属废水处理方法已经得到了广泛应用｡

本实验自配含Cu2+的模拟溶液，以D401螯合树脂为吸附材料，在单因素试验的基础上，采用响应曲面法(response surface methodology，RSM)对影响树脂吸附的各因素的交互作用进行研究，确定佳的测定条件｡

1､实验

1.1 原料与试剂

五水合硫酸铜；硝酸；氢氧化钠；D401树脂。实验所用试剂均为分析纯，用水均为超纯水(电阻率为18.25MΩ•cm)｡

1.2 仪器与设备

AEY-220型电子分析天平；电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES，ThermoFisher Scientific)；PHS-3C型pH测量仪；旋转振荡器；超纯水系统｡

1.3 树脂预处理

(1)称取一定量的树脂；

(2)用蒸馏水浸泡24h并过滤；

(3)用1mol/L的盐酸浸泡2h并过滤；

(4)用蒸馏水反复洗涤至流出液的pH值为7；

(5)用1mol/L的氢氧化钠浸泡2h并过滤；

(6)用蒸馏水反复洗涤至流出液的pH值为7；

(7)反复操作几次后，用去离子水浸泡，待用｡

1.4 响应曲面法实验设计

选取pH值､温度､Cu2+的初始质量浓度为自变量，振荡时间为3h，树脂质量为0.4g｡采用Design-Expert软件的Box-Behnken设计进行响应曲面分析，以吸附量为响应值，通过响应曲面分析优化反应条件｡实验设计如表1所示｡

2､结果与讨论

2.1 pH值对吸附量的影响

分别称取10份质量为0.4g的经过预处理的树脂于250mL锥形瓶中，加入150mL初始质量浓度为600mg/L的Cu2+，用稀硝酸或氢氧化钠调节pH值为1~5；在30℃下置于恒温振荡器中，以130r/min的转速振荡3h，使吸附达到平衡｡用ICP-AES测定平衡时溶液中Cu2+的质量浓度｡每组设两个平行实验｡

pH值通过影响树脂表面的金属离子吸附位点和溶液中金属离子的状态，从而影响金属离子在树脂上的吸附量｡pH值对铜吸附效果的影响如图1所示｡由图1可知：当pH值为1~3时，D401树脂对铜的吸附量随pH值的增大而增大；当pH值超过3时，吸附量有所减小｡这是因为当pH值过低时，强酸性环境抑制了D401树脂上的活性吸附基团，导致吸附量较低｡而当pH值过高时，溶液未能提供吸附所需的酸性环境，并且当pH值超过5.5时Cu2+开始沉淀｡因此，本实验适宜的pH值为3~5｡

2.2 温度对吸附量的影响

分别称取10份质量为0.4g的经过预处理的树脂于250mL锥形瓶中，加入150mL初始质量浓度为600mg/L的Cu2+，用稀硝酸或氢氧化钠调节pH值为3；分别在5℃､15℃､25℃､35℃､45℃下置于恒温振荡器中，以130r/min的转速振荡3h，使吸附达到平衡｡用ICP-AES测定平衡时溶液中Cu2+的质量浓度｡每组设两个平行实验｡

温度对铜吸附效果的影响如图2所示｡由图2可知：随着温度的升高，树脂对铜的吸附量不断增大｡这可能是因为随着温度的升高，Cu2+扩散到树脂微孔内的速率加快｡当温度升高到一定程度以后，吸附量增加缓慢｡因此，本实验适宜的温度为25~45℃｡

2.3 Cu2+的初始质量浓度对吸附量的影响

分别称取10份质量为0.4g的经过预处理的树脂于250mL锥形瓶中，加入150mL初始质量浓度为300mg/L､400mg/L､500mg/L､600mg/L､700mg/L的Cu2+，用稀硝酸或氢氧化钠调节pH值为3；在35℃下置于恒温振荡器中，以130r/min的转速振荡3h，使吸附达到平衡｡用ICP-AES测定平衡时溶液中Cu2+的质量浓度｡每组设两个平行实验｡

Cu2+的初始质量浓度对铜吸附效果的影响如图3所示｡由图3可知：随着Cu2+的初始质量浓度的增加，Cu2+的吸附量逐渐增大｡这是因为当溶液的质量浓度增加时，会有更多Cu2+与树脂吸附｡当溶液的质量浓度增至一定程度时，树脂逐渐达到饱和吸附量｡因此，本实验适宜的Cu2+的初始质量浓度为400~800mg/L｡