Page 159 - 精细化工2019年第12期

第 12 期 宋 祥，等: 钛柱撑蒙脱石对镍离子和锰离子的吸附机理 ·2487·

q  e Bln A  T T Bln  （5） 与 0.9659，D-R 模型拟合度次之，表明 Ti-MMT 对
T
e
2+
2+
ln q  ln q  β （6） Ni 和 Mn 的吸附较符合 Temkin 与 D-R 模型。
2
e m
式中：q e 表示吸附平衡时的吸附量，mg/g；q m 表 Temkin 模型假设：（1）吸附质在表面层的吸附热
示最大吸附量，mg/g；ρ e 表示吸附平衡时溶液的 随覆盖度的增大而线性降低；（2）结合能均匀分布。
2+
2+
而通过 D-R 模型计算出 Ti-MMT 对 Ni 和 Mn 的吸
质量浓度，mg/L；b 为吸附平衡常数，L/mg；K f
为 Freundlich 亲和系数；n 为 Freundlich 模型常数； 附特征能量 E 分别为 9.5346 与 8.5126 kJ/mol，由于 8
2+
B T 为吸附热常数；A T 为平衡结合常数，L/mg；β kJ/mol＜E＜16 kJ/mol，可推断 Ti-MMT 吸附 Ni 和
2+
2
2
为 D-R 等温线常数，mol /J ；ε 为 polanyi 活化能； Mn 的机理为静电作用，这与前面 pH 影响时的推
2+
2+
E 为特征能量，kJ/mol。 断一致，且 Ti-MMT 对 Ni 和 Mn 的吸附过程并不
2+
2+
从表 3 可见，对于 Ti-MMT 对 Ni 和 Mn 的吸 是单分子层吸附，吸附位点不均匀，表面吸附热随
附，Temkin 等温线的拟合相关性最高分别为 0.9534 吸附量线性降低 [26] 。

表 3 等温吸附模型线性参数
Table 3 Linear parameters of isothermal adsorption model
吸附模型

Langmuir Freundlich Temkin D-R

q m/(mg/g) b R 2 K f n R 2 B T A T R β E R
2
2
2+
Ni 38.8199 0.0432 0.7878 1.4472 1.5126 0.7517 8.1826 1.8586 0.9534 0.0055 9.5346 0.9340
2+
Mn 26.5816 0.0144 0.6405 2.1554 3.8855 0.8371 4.1808 0.3273 0.9659 0.0069 8.5126 0.8637

2+
2.2.4 吸附时间的影响及吸附动力学 随着时间的增加而增加，但 Ni 的增长速率较 Mn 2+
2+
2+
2+
吸附时间对 Ni 和 Mn 吸附量和去除率的影响 更快。Ni 在吸附时间超过 120 min 后，吸附量与去
见图 7。 除率变化不大，基本稳定在 9.29 mg/g 与 92.90%左
2+
右，而 Mn 的吸附量和去除率依然继续升高，直至
180 min 分别达到最大值 4.34 mg/g 和 78.05%，而后
2+
2+
开始下降。表明 Ni 、Mn 的吸附平衡分别在 120
min 与 180 min 达到。
为更好地理解吸附动力学机制。对吸附过程进
行拟一级反应动力学方程〔式（7）〕、拟二级反应动
力学方程〔式（8）〕、Elovich 方程〔式（9）〕和颗
粒内扩散方程〔式（10）〕线性拟合 [27-28] ，结果见表
4、表 5 和图 8。
kt
1
lg(q  e q t )  lg q  e （7）
2.304
2+
2+
图 7 吸附时间对 Ni 和 Mn 吸附量和去除率的影响 t t 1
Fig. 7 Effect of adsorption time on adsorption capacity q  q  kq 2 （8）
2+
2+
and removal rate of Ni and Mn t e 2e

在吸附前期，Ti-MMT 对两种离子的吸附效果
表 4 动力学模型线性参数
Table 4 Linear parameters of kinetic model for adsorption
Pseudo-first-order kinetics Pseudo-second-order kinetics Elovich model
Metal ions
2
q e/(mg/g) k 1/〔g/(mg·min)〕 R 2 q e/(mg/g) k 2/〔g/(mg·min)〕 R α/〔mg/(g·min)〕 β/(kg/g) R
2
2+
Ni 8.0170 0.0149 0.9180 11.8217 0.0018 0.9487 0.5932 0.4004 0.9014
Mn 1.0613 0.0037 0.9622 3.5960 –2.9940 0.9669 1.7915×10 6.4136 0.0764
2+
8

1 1 式中：k 1 和 k 2 分别为拟一级、二级平衡速率常数，
q  t ln(  ) lnt （9）
  g/(mg·min)；q t 表示 t 时间的吸附量，mg/g；K p 为颗
0.5
q  t K t 0.5  c （10） 粒内扩散速率常数，mg/(min ·g)；c 为常数，mg/g；
p
α 为初始吸附速率常数，mg/(g·min)；β 是对应于化