废弃鸡蛋壳的妙用

摘要：将废弃鸡蛋壳除去鸡蛋膜之后研磨制成简易的滤芯，通过用自制的过滤装置处理含铜、含铁和含铅废水，借助色度传感器测量滤液中的Cu2+浓度和对滤液中Fe3+和Pb2+简单定性实验之后发现，结果鸡蛋壳对重金属离子有良好的去除效果。

关键词：色度传感器；鸡蛋壳；过滤

文章编号：1008-0546（2017）02-0093-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.031

一、问题的提出

随着近年来环保意识的不断增加，人们开始越来越重视资源的回收再利用，例如用废弃的食用油来做肥皂，废玻璃铺马路等。鸡蛋可以说是人们日常餐桌上必不可少的一样食物，因此鸡蛋壳的废弃量也是相当惊人的。笔者在自己的学校食堂调查后发现，学校日均消耗的鸡蛋数量过千的，如果能充分利用起来实现资源的二次利用的话，就可以有效减少厨余垃圾。鸡蛋壳的主要成分是大量的CaCO3，少量的Ca3（PO4）2和有机钙组成，此外笔者在查询文献中发现工业中常常利用石灰岩来处理含重金属离子的废水。[1]因此笔者希望利用鸡蛋壳制作出简易滤芯，用自己设计的简易过滤器处理含有Cu2+、Pb2+和Fe3+的废水， 并利用色度传感器测定处理水样中的Cu2+的浓度， 对Pb2+和Fe3+进行定性探究推算大致浓度， 以此判断鸡蛋壳是否能有效去除水样中的重金属离子。

二、实验原理

色度传感器是一种测量某种波长的光穿过溶液时，溶液的透光率的仪器。 它是通过测光的吸收比例来测量溶液的浓度。在一定的浓度范围之内，吸光度A与浓度c呈线性关系，即根据朗伯比尔定律有如下关系：A=lg（1/T）=Kc，式中T为透光率，K为常数，它与溶液的性质和溶液有关，c为溶液的浓度，单位为mol/L。因此通过测定标准溶液的透光率，经过换算，做出吸光度-浓度的标准曲线。对于未知溶液的浓度只要测定其吸光度即可根据标准曲线求出该溶液的浓度。

利用Cu2+可以和NH3・H2O反应生成蓝色的

[Cu（NH3）4]2+，其吸光度与Cu2+离子的浓度成正比，因此先测定各标准溶液的透光率再用朗伯比尔定律作出吸光度-浓度的标准曲线，再测定待测溶液的透光率，从而求出水样中Cu2+的浓度。

Fe3+可以和KSCN反应形成深红色的[Fe（SCN）]2+，笔者在日常实验中发现其对Fe3+检出极限约为2.00×10-5mol/L。

三、实验装置

取两个50mL的针筒，其中一个做如下处理，先将活塞推动到40mL处，同时在针筒的底部和活塞推杆上打孔，完成后继续推动活塞至30mL、20mL、10mL处并分别在活塞的推杆上打孔，将针筒如下图所示组成即完成简易过滤器的制作。

四、实验探究过程以及数据分析

1.简易滤芯的制作

取两个废弃的鸡蛋壳，往壳内加入4mol/L NaOH溶液，然后静置72小时，使蛋膜彻底被溶解。将去掉蛋膜的蛋壳取出并洗涤，烘干之后，称重（4.804g），用研钵将蛋壳充分研磨， 使蛋壳的颗粒尽可能的细小，再将研磨过的蛋壳放入针筒中并用推杆充分压实，即完成简易滤芯的制作。

2. 含铜废水的过滤

将0.01mol/L的CuSO4视为含铜废水，取下简易过滤器上方的50mL的针筒吸取0.01mol/L的CuSO4溶液50mL，并组装好装置。依次推动拉杆从50mL到40mL处，用固定杆固定活塞和针筒，加压使含铜废水通过简易滤芯流入到小烧杯中，待液体流出的速度变慢之后再依次推动活塞到至30mL、20mL、10mL处并依次固定，加压使含铜废水通过简易滤芯流入到小烧杯中。用移液管转移20mL滤液至25mL的容量瓶中，再分别加入3mL的浓氨水， 再用蒸馏水定容之后，标记为待测溶液以备用。

3. Cu2+标准溶液的配制

用酸式滴定管往标记为1-4号25mL容量瓶中分别按照表1中的剂量加入适量的0.01mol/L CuSO4，再分别加入3mL的浓氨水，再用蒸馏水定容之后，混合均匀以备用。

（4）简易滤芯对含铜废水中Cu2+的去除率

将数据采集器连接到电脑、色度传感器连接到数据采集器的端口上，启动数据采集器，打开数字化信息系统实验室件每分钟采集一次数据形式。选择黄色滤光片，将装有蒸馏水的比色皿放入色度计传感器中，盖上盖子，开始采集数据，校正数据采集器的示数为100%。依次将标准溶液和待测溶液倒入比色皿放入色度传感器中采集相应的吸光度数据。

利用Excel绘制lg（1/T）-c曲线即标准曲线如图2，并得到相应的线性直线方程A=60.25x+0.027，依次推算出处理过的水样中Cu2+浓度为2.95×10-3mol/L，即简易滤芯对含铜废水中Cu2+的去除率为70.5%。

（5）自制滤芯对含Fe3+和Pb2+的定性探究

如上述步骤，分别用自制滤芯处理含铁废水

（0.01mol/L Fe（NO3）3）和含铅（200mg/L的Pb（NO3）2）废水， 依次往滤液中滴加1mol/L的KSCN和1mol/L的Na2S、1mol/L的KI溶液。其效果如下表所示：

五、结果与讨论

用废弃鸡蛋壳制作出的滤芯能够有效去除水样中的Cu2+、Fe3+、Pb2+，其中从表3可知对Fe3+、Pb2+离子去除效果应该更佳，根据KSCN的检测极限（低于2.00×10-5mol/L几乎无色）和PbI的溶度积（20℃，Ksp=7.10×10-9mol/L）推测去除率应该在95%以上，将鸡蛋壳作为滤芯能有效去除对人体有害的重金属离子，因此不仅在实验室或者家庭应用上都有良好的实用性和发展前景。

参考文献

[1] 刑铭.石灰岩去除污水中Pb2+、Cd2+的研究[D].中山大学，2007：5