Page 156 - 201812

·2124· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

2+
选取 Cd 初始质量浓度为 100 mg/L 较为适宜。 2.6 吸附动力学考察
2+
2+
2.5 吸附时间对 ZE 吸附 Cd 性能的影响 为了探究 ZE 去除废水中 Cd 的动力学特征，
2+
2+
在 pH=7、ZE 投加量 0.1 g、Cd 初始质量浓度 考察了吸附时间对 ZE 吸附 Cd 性能的影响，结果
100 mg/L、吸附温度为 25 ℃条件下，实验方法同 见图 9。本文采用准一级动力学方程、准二级动力
2+
1.2.2 节，吸附时间对 ZE 吸附 Cd 性能的影响见图 9 学方程、双常数模型和内扩散模型对实验数据进行
2+
内插图。从图 9 可以看出，ZE 对 Cd 的吸附分为两 拟合。吸附动力学参数如表 2 所示。
个阶段，在 0~30 min 内，随着吸附时间延长，ZE 由表 2 可知，准二级动力学能更好地拟合 ZE
2+
对 Cd 去除率逐渐增大，当吸附时间为 30 min 时， 对 Cd 的吸附过程，相关系数 R 为 0.9999，吸附过
2
2+
2+
ZE 对 Cd 的去除率和吸附量达到 98.68%和 49.38
2+
mg/g，在 30~60 min 内，ZE 对 Cd 的吸附趋于平衡。 程受化学吸附控制，真实表征了该反应的外部液膜
扩散、表面吸附和颗粒内扩散过程 [22-23] 。由该模型
这主要是由于在吸附初期，ZE 表面存在大量的吸附
2+
2+
位点，吸附传质动力大，对 Cd 吸附速率迅速增强 预测 ZE 对 Cd 的吸附量为 49.75 mg/g，数据拟合
2+
[20] 。随着 ZE 吸附 Cd 时间的延长，ZE 表面吸附位 度良好。
2+
点逐渐减少，导致 ZE 对 Cd 的吸附率降低，直到 在内扩散模型中，ZE 中 q t 对 t 0.5 曲线为不通过
2+
ZE 达到饱和 [21] ，吸附在 ZE 表面的 Cd 会扩散到 原点的直线，说明吸附过程存在颗粒内扩散，但不
2+
ZE 内部，并与之形成复合体。因此，ZE 去除废水 是唯一的速率控制步骤。ZE 对 Cd 的吸附通过颗粒
中 Cd 的最佳时间为 30 min。 内扩散和膜扩散共同控制，导致在平衡阶段溶液中

2+
过低的 Cd 浓度内扩散速率减缓，这与准二级动力
学结论一致。FA 改性后，内扩散模型的相关系数增
2+
大，说明内扩散过程对 ZE 吸附 Cd 的影响增大，
这也表明，比表面积增大，增加了 ZE 内扩散的传
质驱动力。
2.7 吸附等温线测定
吸附等温线对揭示吸附剂和吸附质之间的机理
有重要作用，本文考察了吸附温度（25、35、45 ℃）
对 ZE 吸附 Cd 性能的影响，结果见图 10。为进一
2+

2+
图 9 吸附时间对 ZE 吸附 Cd 性能的影响 步解释 ZE 对 Cd 的吸附机理，采用 4 种模型对 ZE
2+
Fig. 9 Effect of adsorption time on the adsorption capacity 2+
of zeolite for Cd 2+ 吸附 Cd 等温吸附数据进行拟合，结果见表 3。

2+
表 2 沸石对 Cd 的吸附动力学相关参数
2+
Table 2 Adsorptionkinetic parameters of Cd on zeolite
准一级动力学模型 准二级动力学模型 双常数模型 内扩散模型
q e/(mg/g) q e,exp/ K 1/ 2 q e,exp/ K 2/ 2 2 K 3/〔mg/ 2
-1
1/2
(mg/g) min R (mg/g) 〔g/(gmin)〕 R A B R (gmin )〕 C R
49.38 40.03 0.059 0.8862 49.75 0.0586 0.9999 3.7589 0.0347 0.9033 0.6416 43.981 0.6873

2+
表 3 沸石对 Cd 吸附等温参数 根据 Giles [24] 等对等温曲线分类可知，ZE 对
2+
Table 3 Adsorption isotherm parameters of Cd on zeolite Cd 的吸附为“L”型吸附，主要表现为 Cd 低质量
2+
2+
吸附温度/¥
吸附模型方程 参数 浓度时吸附量增加较快，并随初始质量浓度的增加
25 35 45
Langmuir b/(L/mg) 0.192 0.1793 0.4822 吸附量逐渐趋于平衡（图 10）。由表 3 可知，Langmuir
2+
q m/(mg/g) 86.21 90.09 99.01 模型和 Fredunlich 模型可较好地拟合 ZE 对 Cd 的
R 2 0.9966 0.9968 0.9845 吸附，相关系数在 0.95 以上，说明 ZE 吸附 Cd 是物
2+
Fredunlich K F 9.76 24.11 32.68
1/n 0.5927 0.4324 0.3922 理吸附和化学吸附协同作用的结果。其中，Langmuir
2
R 2 0.9600 0.9585 0.9679 模型的 R 最大，属于单分子层吸附，当吸附达到饱
Temkin A 0.09 41.86 45.82 和时，吸附量不再增加 [25] 。Freundlich 模型假设吸
B 63.17 49.49 45.82
R 2 0.9207 0.9105 0.8590 附剂表面是不均匀的，拟合常数 1/n 反应吸附强度 [26] ，
D-R q m/(mg/g) 58.83 63.17 66.34 1/n 介于 0~1，说明 ZE 对 Cd 的吸附易于进行。本
2+
E/(kJ/mol) 41.67 50 90.91 实验表明，ZE 对 Cd 的饱和吸附量随温度的升高而
2+
2
R 0.815 0.8237 0.8174