Page 160 - 精细化工2019年第10期

·2126· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

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从图 5 可知，当磷平衡浓度较低时，吸附量随 酸根阴离子；另一方面溶液中 OH 的竞争吸附也会
浓度的增加而迅速增加，随后吸附量的增速变缓， 影响磷吸附过程。
逐渐趋于饱和。采用 Langmuir 方程（4）和 Freundlich
方程（5）对吸附等温实验数据进行拟合。其中，
Langmuir 模型适用于描述吸附剂表面的单层化学吸
附情况，而 Freundlich 模型适用于描述具有非均匀
位点表面的多层化学吸附过程。
 e   e  1 （4）
q q k  q
e max l max
q  k   1/n （5）
e f e
式中： e 为磷平衡质量浓度，g/L；q e 和 q max 分别为
平衡吸附量和最大吸附量，mg/g；k l 、k f 为与吸附性
能有关的常数；n 为常数。 图 6 初始 pH 对 MAZ-3 类水滑石磷吸附性能的影响
吸附等温模型拟合参数见表 3。对比两种模型 Fig. 6 Effect of initial pH value on the phosphate adsorption
performance of MAZ-3 hydrotalcite-like
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的拟合相关系数（R ）可知，Langmuir 模型的拟合
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效果（R >0.977）明显优于 Freundlich 模型（R < 2.2.4 共存阴离子对磷吸附的影响
0.933），说明 Langmuir 模型更适合描述 Mg/Al/Zr 废水中往往含有一种以上的阴离子污染物，共
类水滑石对磷酸根的吸附过程。可见，该吸附过程 存阴离子可能对磷酸根吸附过程有影响。因此，在
更接近于单分子层化学吸附过程。从 Langmuir 模型 磷初始质量浓度为 100 mg/L、吸附剂投加量为
拟合计算出的最大吸附量(q max )可以发现，随着 Zr 2 g/L、吸附时间为 24 h、温度为 25 ℃条件下，研究
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含量的增加，吸附剂的 q max 先增加后减少，MAZ-3 了几种常见阴离子（Cl 、NO 3 、SO 4 、CO 3 ）对 MAZ-3
样品吸附量达到最大，为 76.6 mg/g，较 MAZ-0 样 类水滑石磷吸附性能的影响，结果见图 7。由图 7
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品提高了 28.7%。 可知，Cl 和 NO 3 对类水滑石吸附磷酸根性能没有显
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著影响，这可能是由于 Cl 和 NO 3 只能与类水滑石表
表 3 Freundlich 和 Langmuir 模型的吸附拟合参数
Table 3 Adsorption fitting parameters of Freundlich and 面羟基形成外层配合物，而磷酸根阴离子能与其形
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Langmuir models 成更加稳定的内层配合物导致的 [17] 。然而，SO 4 和
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Freundlich model Langmuir model CO 3 的存在会抑制磷的吸附，且 CO 3 的影响更为显

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k f n R q max/(mg/g) k l R 著，当 CO 3 质量浓度提高至 300 mg/L 时，磷吸附
MAZ-0 6.389 3.051 0.932 59.5 0.011 0.994 量显著下降为 13.74 mg/g，这可能是由于二价阴离子
MAZ-1 13.219 3.929 0.887 67.8 0.027 0.978 与类水滑石层板之间的静电作用强于一价阴离子，并
MAZ-3 14.411 3.973 0.879 76.6 0.020 0.986 且类水滑石对 CO 3 的亲和作用强于 SO 4 导致的。
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MAZ-5 9.140 3.333 0.897 70.8 0.012 0.977
MAZ-7 4.343 2.634 0.933 60.6 0.007 0.995

2.2.3 pH 的影响
通常，溶液初始 pH（pH 0 ）被认为是影响水-
固界面吸附过程的重要因素。因此，在磷初始质量
浓度为 100 mg/L、吸附剂投加量为 2 g/L、吸附时间
为 24 h、温度为 25 ℃条件下，考察了 pH 0 对 MAZ-3
类水滑石吸附磷性能的影响，结果如图 6 所示。由
图 6 可知，吸附剂在酸性条件下的吸附量较高
（31 mg/g 以上），这是因为在酸性条件下，类水滑

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石层板上的羟基容易结合 H ，使吸附剂表面带正 图 7 共存离子对 MAZ-3 类水滑石磷吸附性能的影响
电，有利于吸附磷酸根阴离子。此外，还可以观察 Fig. 7 Effect of coexisting ions on the phosphorus
adsorption performance of MAZ-3 hydrotalcite-like
到 pH 0 为 3~6 时，吸附平衡时的 pH（pH f ）维持在
9 左右，表明 MAZ-3 类水滑石对酸性范围内的 pH 2.3 机理分析
变化具有一定的缓冲作用，因此，吸附量在酸性条 一般而言，类水滑石材料吸附磷酸根的过程主
件下变化不明显。然而，在碱性条件（pH 0 =8~11） 要包括静电吸引、离子交换以及表面沉积 3 种方
下，吸附量较低（28 mg/g 以下），这是因为在碱性 式 [18] 。为了证实 Mg/Al/Zr 三元类水滑石对磷酸根
条件下，一方面吸附剂表面带负电，不利于吸附磷 的吸附机理，对吸附磷酸根后的 MAZ-3 样品进行了